長期以來，科學(xué)家一直期望能夠觀察到物質(zhì)狀態(tài)改變時(shí)的內(nèi)部原子運(yùn)動(dòng)，為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，必須使用0.1萬億分之一秒（0.000 000 000 000 1秒，即100飛秒）的慢成像技術(shù)來拍攝這樣的超快速運(yùn)動(dòng)，這種技術(shù)還必須能夠捕捉比原子間距更小的細(xì)部（相當(dāng)于一根頭發(fā)厚度的百萬分之一）。近日，德國馬普結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)研究小組和自由電子激光中心（CFEL）的研究團(tuán)隊(duì)合作拍攝到了一個(gè)離子型分子晶體在激光照射后由電絕緣體變?yōu)閷?dǎo)體的全過程。
      2003年該研究小組首次拍攝了這一類型的分子影像。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和電子源亮度的不斷升級(jí)，科學(xué)家現(xiàn)在已經(jīng)可以拍攝復(fù)雜有機(jī)分子中的原子運(yùn)動(dòng)。為了示范這一技術(shù)的進(jìn)步，研究者選擇了一種名為乙烯-二氧基-四硫富瓦烯（EDO-TTF）的有機(jī)結(jié)晶進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。該晶體在零攝氏度以上會(huì)失去導(dǎo)電性，但是強(qiáng)激光脈沖會(huì)導(dǎo)致其內(nèi)部的分子重組，進(jìn)而使晶體重新具有導(dǎo)電性，并因此可被用作光學(xué)開關(guān)。該影像清晰顯示了電子脈沖照射后的原子是如何沿著三個(gè)不同的軌道坐標(biāo)有序地重新排列的。
      科學(xué)家們認(rèn)為，這一技術(shù)有助于人們更好地掌握物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，但他們的目標(biāo)不止于此。他們更加雄心勃勃地希望將這一技術(shù)應(yīng)用于包括蛋白質(zhì)和DNA鏈在內(nèi)的生物大分子成像，以期在醫(yī)療和生物技術(shù)方面得到應(yīng)用。為此，CFEL的合作伙伴德國電子同步加速器研究所（DESY）制作了用于原子探索的相對(duì)論電子槍REGAE(Relativistic Electron Gun for Atomic Exploration)，它能產(chǎn)生能量更高的電子，使圖像更加清晰，射穿厚度更高的實(shí)驗(yàn)樣品，也增加了影像在時(shí)間和空間上的準(zhǔn)確性。