X射线自由电子激光及其在超快结构动力学研究中的应用
Abstract
微观尺度的超快动力学研究主要关注电子和原子核的动态过程, 对测量方法的时空分辨率有非常高的要求. 近年来迅速发展的X射线自由电子激光(X-ray Free Electron Laser, XFEL)具有飞秒脉冲、高亮度、全相干等特点, 为超快动力学研究提供了亟需的装置, 已经在物理、材料、化学和生命科学等领域取得了一系列革命性突破. 本文结合实际应用体系, 介绍了基于XFEL探测超快动力学的三类主要方法, 即X射线吸收/发射光谱、非晶态样品的X射线散射和晶体样品的X射线衍射. 除了探测装置, 超快动力学的研究还需要高效的泵浦方法才能更好地启动结构演化, 然后再与XFEL检测方法紧密结合, 从而观测体系高时空分辨的超快动力学过程, 帮助研究人员全面理解该动力学过程的微观机制. 对于生物大分子, 尤其是感光分子体系, 基于XFEL的超快动力学研究为揭示其超快动力学过程和分子机制提供了新的思路和线索.
