想象一下记录下瞬间发生的化学过程，或者在不造成伤害的情况下拍摄病毒分子的照片...日本研究人员已经将X射线激光聚焦到仅几纳米的直径，这是向这样的应用目标迈出的一大步。
新型X射线激光器示意图。(大阪大学)
大阪 大学(/h/]大学)的研究人员和同行最近的一项研究实现了直径仅为6 nm的X射线自由电子激光器。与之前的研究相比，这显著提高了这些激光器对原子级结构成像的可用性。
为了在极短的瞬间看到微观结构，观察化学过程，研究人员通常使用同步加速X射线设备。x射线自由电子激光是另一种方法，它可以在原子跃迁的瞬间，在不损伤粒子的情况下，在原子水平上对物体成像。这需要一个亮度非常高的X射线激光器，它可以在只有纳米大小的范围内聚焦非常快的激光脉冲。
“使用多层反射镜，我们将激光束的直径缩小到只有6纳米。”这项研究的主要作者Takato Inoue说，“这不是原子的直径，但我们已经向前迈进了一大步。”
在此之前，要将无X电子激光聚焦在这么小的范围内是很困难的，至少有两个挑战，包括制造所需的反射镜和如何测量激光的直径。
“我们对随机分布的金属纳米粒子照射连续的X射线，从而获得激光束的特征数据。用这种方法测得的激光特性与理论计算相符。”
研究人员表示，在能够精确测量激光束直径之后，这项技术将得到进一步发展空。比如用原子代替金属纳米粒子，可以使X射线自由电子激光聚焦到1纳米的范围。
研究人员希望能够制造出亮度比太阳高一百万万亿倍的激光，用于成像超快速分子过程，效果将超过最先进的同步加速器。这种技术可以在不破坏微观粒子的情况下成像，它在蛋白质分子等生物体的成像中发挥着重要作用。
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