엑스레이는 자외선보다 짧은 파장을 갖는 고 에너지 전자기 방사선의 한 형태입니다. X- 선이 물질과 상호 작용하면 이온화로 알려진 과정 인 원자에서 전자를 느슨하게 때릴 수 있습니다. 이 과정의 역학은 펨토초로 측정 된 엄청나게 짧은 시간 (1/2 초)에서 측정됩니다.
이러한 초고속 역학을 포착하기 위해 연구원들은 시간 분해 광 방출 분광법이라는 기술을 사용했습니다. 이 기술은 X- 선 레이저와 Ultrashort 레이저 펄스를 결합하여 전자를 자극하고 동시에 응답을 조사합니다. X- 레이 레이저는 이온화를 유도하기 위해 고 에너지 펄스를 제공하는 반면, 울트라 조트 레이저 펄스는 스트로브 라이트 역할을하므로 연구자들은 다른 시점에서 전자 역학의 스냅 샷을 찍을 수 있습니다.
이 접근법을 사용하여 독일 함부르크의 Max Planck Institute를위한 과학자들이 이끄는 팀은 크립톤 원자의 이온화 역학을 실시간으로 포착하는 데 성공했습니다. 이 실험은 전자가 부모 원자에서 탈출하는 방법에 대한 자세한 그림을 밝혀 냈으며, 관련된 기본 메커니즘과 시간 척도에 대한 귀중한 정보를 제공합니다.
결과는 이온화 공정이 단계적으로 발생한다는 것을 보여 주었고, 전자는 초기에 중간 상태를 점유하여 더 높은 에너지 수준으로 전환되거나 원자에서 완전히 빠져 나옵니다. 이 단계의 타이밍은 전례없는 정밀도로 해결 될 수 있으며, 원자 수준에서 근본적인 상호 작용에 대한 더 깊은 이해를 제공합니다.
이 연구는 또한 이온화 과정에서 전자 상관 관계의 역할을 공개했다. 전자 상관 관계는 원자 내의 다른 전자 간의 상호 작용 및 상관 관계를 말합니다. 이온화 단계 사이의 시간 지연을 분석함으로써, 연구자들은 전자 방출의 역학에 영향을 미치는 강한 상관 효과의 증거를 발견했습니다.
이 연구는 X- 레이와 물질 사이의 기본 상호 작용에 대한 비판적인 통찰력을 제공하여 이러한 상호 작용을 탐구하고 제어하기위한 새로운 길을 열었습니다. 이온화의 초고속 역학이 이미지 형성에서 중요한 역할을하는 X- 선 자유 전자 레이저와 같은 X- 선 이미징 기술을 포함하여 다양한 분야에 영향을 줄 수 있습니다.
이러한 역학을 이해하면 전자 제품, 에너지 저장 및 촉매의 응용 분야를위한 맞춤형 전자 특성을 갖는 새로운 재료의 개발에 기여할 수 있습니다. 시간이 분해 된 광 방출 분광법의 힘을 활용함으로써 과학자들은 초고속 전자 역학의 비밀을 풀어 다양한 과학 및 기술 프론티어의 발전을위한 길을 열어 줄 수 있습니다.
