SLAC 首次直接成像激光操控的化学反应，分子相干控制从光谱推断走向 X 射线结构观测
学术圈重大事件 · 发布 2026-06-25T17:38:56+08:00 · 更新 2026-06-25T17:44:41+08:00
SLAC 6 月 24 日发布 DOE Science News Source 消息称，研究人员用 LCLS X 射线自由电子激光首次直接成像一个被激光脉冲相干控制的分子反应。实验采用 pump-dump-probe 三脉冲方案，在碘蒸气中展示原子重排的结构读出。重要性在于，长期依赖光谱间接推断的相干控制，有了可观察分子结构路径的工具；但论文发表于 4 月，且样品仍是简单双原子分子。
SLAC/Newswise 6 月 24 日发布 DOE Science News Source 消息，称 SLAC National Accelerator Laboratory 研究人员用 Linac Coherent Light Source（LCLS）首次直接成像了一个被激光相干控制的分子反应。相关论文发表于 Physical Review A，DOI 为 10.1103/f5kj-bzx8，论文日期为 2026 年 4 月 8 日。
所谓相干控制，是利用激光脉冲把化学反应推向特定路径。这个方向自 20 世纪 80 年代以来一直是光化学、催化和光响应材料研究中的目标，但难点在于研究者通常只能通过光谱间接推断分子状态。SLAC 这次工作的亮点，是把传统 pump-dump 激光控制与第三个 X 射线探针脉冲结合起来，让分子结构变化可以通过散射图样直接读出。
实验方案是 pump-dump-probe：第一个 pump 激光脉冲激发样品并启动反应，第二个 dump 脉冲把反应推向某条能量路径，最后一个超快 X 射线脉冲在不同延迟时间穿过样品，记录散射图样。SLAC 新闻稿强调，常规 LCLS 实验已能观察激光启动的反应，但这次多了控制反应路径的第三个脉冲和新的分析方法，因而能追踪被操控反应的结构演化，而不只是观察自然展开的反应。
团队用碘蒸气作为基准样品。碘分子是简单但较重的双原子体系，电子多、X 射线散射强，适合作为方法学演示。研究人员通过调整 dump 脉冲时序，让被激发分子回到较低能级，或进一步激发并断键，使两个碘原子飞离；随后用 X 射线散射和新分析流程还原结构变化。
这条新闻值得进入重大事件栏，是因为它给“控制化学反应”增加了结构层面的反馈工具。若未来能推广到更复杂分子，研究者可能更清楚地看到控制策略何时偏离目标路径，从而改进光化学、催化反应和光响应材料设计。SLAC 同时提到，LCLS 高能升级会让这一方法对复杂体系更有用。边界也很清楚：当前实验仍是碘分子基准验证，不等同于已经能任意控制复杂催化网络。
信息来源
可信度说明
来源为 SLAC 经 Newswise 发布的 DOE Science News Source 消息，并链接到 Physical Review A 论文 DOI；机构、装置和实验方案明确。局限是新闻发布时间新，但论文已于 4 月发表；样品为简单碘分子，复杂反应体系仍待验证。