一窺奈米尺度下的世界

A look into the nanoscale
http://www.physorg.com/news133448415.html

June 23, 2008

LLNL 研究者捕捉到一個固體以超快速的時間尺度逐步形成時的時序快照（time-series snapshots）。

利用飛秒 X 光自由電子雷射（FEL）脈衝，這個團隊，由 Anton Barty 領導，能觀察到濃縮的分階段動力學，諸如：裂縫形成、相分離、液態中的迅速波動，或是在生物學相關的環境中。

"能在單一拍攝中捕捉到影像是研究樣本中非重複行為機制的關鍵，" Barty 說。

當飛秒雷射轟炸樣本時，樣本會被破壞，但不是在科學家以 50 奈米的空間解析度，以及 10 飛秒的快門速度創造出影像之前。（1 飛秒是 10^-15 秒）

"這項實驗在介觀（mesoscopic，介於巨觀與微觀之間）動力學中開啟了一扇通往時間解析實驗新體制的門，" Barty 說。"這種技術能夠被延伸到幾奈米的空間性與幾十飛秒的時間解析度。"

這是光學脈衝首度能在奈米空間解析度下被用來為樣本成像。早期的研究則受限於幾微米。

這種測量的「快門速度」由 FEL X 光脈衝的飛秒持續時間所決定。這讓該團隊能獲得猛烈與破壞性事件的奈米空間解析度，其中的樣本完全被摧毀。

這種新技術適於研究非結晶材料在奈米長度尺度下的超快動力學。

這包括破裂動力學、衝擊形成、碎裂（spallation）、剝落（ablation）以及在極端環境下形成的電漿。

這項技術亦能使研究者為固體狀態的動態過程拍攝影像，例如：成核（nucleation）、相成長（phase growth）、相變動（phase fluctuations）與各類型的電子或磁性的分離。

這項研究刊載於 6/22 的 Nature Photonics 線上版。

※ 相關報導：

＊ Ultrafast single-shot diffraction imaging of nanoscale dynamics
http://dx.doi.org/10.1038/nphoton.2008.128

Anton Barty, Sebastien Boutet, Michael J. Bogan,
Stefan Hau-Riege, Stefano Marchesini, Klaus Sokolowski-Tinten,
Nikola Stojanovic, Ra'anan Tobey, Henri Ehrke,
Andrea Cavalleri, Stefan Dusterer, Matthias Frank, Saa Bajt,
Bruce W. Woods, M. Marvin Seibert, Janos Hajdu, Rolf Treusch &
Henry N. Chapman
Nature Photonics Published online: 22 June 2008
doi:10.1038/nphoton.2008.128

＊ 以 3D 方式追蹤奈米粒子的顯微鏡
＊ 德、美科學家開發出 80 阿秒 X 光脈衝
＊ 雷射與塑膠珠：在奈米尺度下駕馭光的力量