化学反应过程中电子到底做了啥？,施密特正交化公式。

对硅衬底上铟原子(赤色)的仿照。
发光区域显示了铟键被引发和光穴形成的情形。

phys.org网站12月27日宣布，《科学》杂志最新刊载的论文称，德国帕德伯恩大学和柏林弗里茨哈伯研究所的研究职员证明，他们具备了不雅观察化学反应中电子运动的能力。

长期以来，虽然研究职员一贯在研究如何掌握化学反应的原子级过程，但从未不雅观察到电子的运动情形。
研究职员利用激光脉冲与电子相互浸染，进而通过剖析被激光“踢出”探测器的电子的性子来打算其能量和动量。
研究职员面临的寻衅是如何记录飞秒尺度上发生的事宜——首先，他们须要利用激光脉冲引发系统，然后对接下来多少飞秒中发生的事宜进行不雅观察。
随后，他们发送第二束激光脉冲，延迟韶光也仅为几飞秒。
要达到这样的分辨率是极其困难的。
在首个激光脉冲引发后，原子的价电子可能会重新排列形成新的化学键，从而产生新的分子。
然而，由于这种相互浸染的速率太快，研究职员只能对价电子的重排情形进行推测。

除了实验方法之外，高性能打算(HPC)已经逐渐成为理解原子级相互浸染、验证实验不雅观察结果以及详细研究化学反应过程中电子行为的主要工具。
由沃尔夫·杰罗·施密特教授（音译）领导的研究小组一贯在与物理学家和化学家展开互助，考试测验用打算模型来补充实验结果。
他们利用斯图加特高性能打算中央(HLRS)的超级打算资源对化学反应中的电子行为进行了建模处理。
施密特说：“弗里茨哈伯研究所的同仁来找我们寻求互助时，实际上我们已经完成了仿照。
这次，理论领先了实验。
”

去年，施密特团队与杜伊斯堡-埃森大学的研究职员互助，引发了原子尺度的系统，并实时不雅观察了光勾引相变(PIPTs)。
他们创造，当被激光脉冲引发时，铟纳米线由绝缘体转变为导电体。
这个不雅观测结果为电子运动的实验验证仿照打下了坚实根本。
今年，研究小组考试测验在铟纳米线研究的根本上，从更基本的层面研究化学反应——追踪电子在被激光脉冲引发后的行为。
打个比方，电子就像胶水一样，将原子粘合在一起。
激光脉冲可以“踢出”一个电子，形成“光穴”。
光穴的持续韶光只有几飞秒，但已经足以发生化学键断裂和形成新的化学键。
当铟纳米线被激光脉冲击中时，系统会形成金属键，这就阐明了它变成电导体的缘故原由。

目前，该团队的仿照系统包含大约1000个原子，虽然这个别系仍旧很小，但已经可以供应原子及其电子相互浸染的代表性样本了。
施密特阐明说：“现阶段的研究虽然涉及繁芜的打算，但却只是一个大略的系统。
我们下一步的事情是开拓与大规模能源生产干系的光催化剂等更为实际的运用。
通过在原子水平上更好地理解电子的行为，研究职员可以设计更好的能量转换、传输和存储材料。
”

编译：德克斯特

审稿：三水

责编：南熙