電子的運動最近被捕捉到，這對於科學家們來說是一個重大突破。數十年來，科學家已經知道電子在化學反應、材料導電性、生物分子中的能量轉移及量子技術等方面扮演著關鍵角色。然而，最大的挑戰一直在於時間的測量，因為電子的運動在阿秒（attosecond）級別上進行，這遠超過傳統儀器的解析能力。現在，這一障礙已經被打破。研究人員成功生成了一個長度為19.2阿秒的柔性X射線脈衝，這被認為是有史以來最快的相機，能夠以前所未有的清晰度捕捉電子動態。
這項研究由ICFO的科學家們開發，該脈衝是目前最短且最亮的柔性X射線閃光燈。其僅19.2阿秒的長度，為從未觀察到的過程開啟了一扇直接的窗口，使研究人員能夠即時觀察電子如何在化學反應、相變化和能量轉移中運動。柔性X射線光具有獨特的能力，因為它能夠對特定原子進行指紋識別。這些超短脈衝使科學家能夠追踪電子在單個原子位點周圍的重組過程，揭示材料如何改變其性質或分子在反應中的轉變。
創建這樣一個孤立的脈衝並非易事。這需要在高次諧波生成、複雜的激光工程以及新的阿秒計量方法方面取得重大進展。這些創新共同推動了脈衝測量的邊界，讓研究人員能夠確認過去僅僅是推測的持續時間。這一成就並非一蹴而就。其實，這一旅程始於2015年，當時Jens Biegert教授的團隊首次成功地在柔性X射線範疇內孤立出阿秒脈衝。
最初的突破已經顯示出其強大的能力，解析了電子如何與固體中的晶格互動，並揭示了分子環如何開啟——這是聚合等過程中的早期步驟。然而，準確測量脈衝的持續時間仍然是一個挑戰。現有的技術缺乏足夠的精度來明確確定閃光的實際長度。這一限制持續了近十年。突破來自於一種新的脈衝檢索方法。第一作者Fernando Ardana-Lamas博士指出：「當我來到這個團隊並看到這些條紋時，我必須用新的脈衝檢索方法進行研究。現在，我們可以說，在我們所知的範圍內，我們已經確認了世界上最短的光脈衝！」
這一確認標誌著新的紀錄，將阿秒科學的研究推進至所謂的原子時間單位以下，這是超快物理學中的一個基本閾值。能夠直接觀察電子的運動，對於各個學科的影響都將是深遠的。能夠直接觀察電子運動可能會改變科學家研究光伏、催化、相關材料和下一代量子設備的方式。Biegert教授表示，這一新能力為物理學、化學、生物學和量子科學的突破鋪平了道路，因為它能直接觀察到定義物質在最基本層面上行為的過程。
對於研究人員來說，這一脈衝不僅更快，還更亮、更乾淨和更精確，提供了一種與電子自然時間尺度相匹配的工具。隨著基礎設施的建立，這一領域已經準備好從間接推斷轉向實時觀察。Biegert教授總結道：「現在基礎已經奠定，未來的可能性將無窮無盡。」
