長期以來，科學(xué)家一直期望能夠觀察到物質(zhì)狀態(tài)改變時的內(nèi)部原子運動，為實現(xiàn)這一目標(biāo)，必須使用0.1萬億分之一秒（0.000 000 000 000 1秒，即100飛秒）的慢成像技術(shù)來拍攝這樣的超快速運動，這種技術(shù)還必須能夠捕捉比原子間距更小的細(xì)部（相當(dāng)于一根頭發(fā)厚度的百萬分之一）。近日，德國馬普結(jié)構(gòu)動力學(xué)研究小組和自由電子激光中心（CFEL）的研究團隊合作拍攝到了一個離子型分子晶體在激光照射后由電絕緣體變?yōu)閷?dǎo)體的全過程。
      2003年該研究小組首次拍攝了這一類型的分子影像。隨著技術(shù)的不斷進步和電子源亮度的不斷升級，科學(xué)家現(xiàn)在已經(jīng)可以拍攝復(fù)雜有機分子中的原子運動。為了示范這一技術(shù)的進步，研究者選擇了一種名為乙烯-二氧基-四硫富瓦烯（EDO-TTF）的有機結(jié)晶進行實驗。該晶體在零攝氏度以上會失去導(dǎo)電性，但是強激光脈沖會導(dǎo)致其內(nèi)部的分子重組，進而使晶體重新具有導(dǎo)電性，并因此可被用作光學(xué)開關(guān)。該影像清晰顯示了電子脈沖照射后的原子是如何沿著三個不同的軌道坐標(biāo)有序地重新排列的。
      科學(xué)家們認(rèn)為，這一技術(shù)有助于人們更好地掌握物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，但他們的目標(biāo)不止于此。他們更加雄心勃勃地希望將這一技術(shù)應(yīng)用于包括蛋白質(zhì)和DNA鏈在內(nèi)的生物大分子成像，以期在醫(yī)療和生物技術(shù)方面得到應(yīng)用。為此，CFEL的合作伙伴德國電子同步加速器研究所（DESY）制作了用于原子探索的相對論電子槍REGAE(Relativistic Electron Gun for Atomic Exploration)，它能產(chǎn)生能量更高的電子，使圖像更加清晰，射穿厚度更高的實驗樣品，也增加了影像在時間和空間上的準(zhǔn)確性。