Міжнародна група вчених-фізиків вперше побачила процеси, що протікають при опроміненні ксенонових нанокластерів інтенсивним лазерним променем. Вчені змогли побачити процеси, що відбуваються в перші 100 фемтосекунд (одна десята трильйонна частка секунди) після імпульсу, в тому числі, розм'якшення поверхні кластерів. Це перший експеримент, що дозволив побачити фемтосекундні процеси, що протікають в масштабах тисяч атомів.
Можливість побачити надшвидкі структурні зміни є ключовою для розуміння самих різних процесів, від хімічних реакцій до взаємодій між світлом і речовиною. При цьому, зміни ці часто відбуваються на рівні одиниць і десятків нанометрів – на сьогоднішній день, техніки, що дозволяють швидко досліджувати об'єкти настільки малих розмірів майже немає. У новій роботі фізики створили методику, яка дозволяє побачити еволюцію структури окремих частинок – нанокластерів, що складаються з атомів ксенону – в швидких процесах випаровування під дією лазерного випромінювання.
Як повідомляє nplus1.ru, для дослідження вчені використовували рентгенівський лазер на вільних електронах,
який встановлений в Національній прискорювальній лабораторії SLAC. Він грав роль фотоспалаху, який «освітлював» зразок і розсіювався на ньому. Залежно від властивостей і будови індивідуальних кластерів, картина розсіювання, яку фіксував детектор, змінювалася. У роботі вченим-фізикам вдалося отримати серію знімків, що показують як змінювалися з плином часток пікосекунд ксенонові кластери.
Установка складалася з двох лазерів – рентгенівського та інфрачервоного, а також джерела ксенонових нанокластерів. Один за іншим кластери «вистрілювали» в бік лінії, де проходили промені лазерів, після чого, з інтервалом в частки пікосекунд, кластер опромінювали короткими імпульсами інфрачервоного, а потім і рентгенівського випромінювання.
Інфрачервоне випромінювання різко нагрівало 26-нанометрові кластери, що і призводило до їх вибуху. Автори змоделювали різні стадії випаровування частинок і картини рентгенівського розсіювання, після чого порівняли їх з даними детектора. В результаті дослідникам вдалося розрізнити надшвидке розм'якшення поверхні нанокластерів, що відбулося в перші 100 фемтосекунд з моменту нагріву частинок.
Кроки по створенню обладнання для «відеозйомки» процесів на атомарному рівні роблять багато груп вчених. Так, раніше повідомлялось про розробку мікроелектромеханічних дзеркал для створення «стробоскопічного» рентгенівського випромінювання. Анімації, що створюються за допомогою рентгенівських променів дозволяють простежити за найдрібнішими змінами в структурі речовини: відобразити зміни в плівці у процесі фотографування, побачити процес розрядки батарей і рух ударної хвилі в алмазі.
