Германские физики сумели получить серию из двух изображений объекта, разнесённых во времени всего на 50 фемтосекунд

Конечной целью опыта, по словам его авторов, должна стать регистрация смещений молекул и наноструктур в реальном времени с атомарным пространственным разрешением. Появление такой технологии будет равносильно переходу на совершенно новый уровень изучения химических реакций. Одна часть задачи — получение отдельных снимковс фемтосекундными выдержками — уже решена. Основная же сложность заключается в том, чтобы сделать несколько фотографий подряд: экспериментаторы просто не успевают сменить регистрирующий датчик или обновить информацию на нём за то короткое время, которое отделяет моменты съёмки.

В новой работе предлагается оригинальное голографическое решение этой проблемы. Для создания двух следующих друг за другом изображений учёные использовали импульсы установленного в Гамбурге рентгеновского лазера FLASH, которые разделяются надвое, после чего первая«половинка»задерживается относительно второй на нужное число фемтосекунд. Снимки, соответствующие двум подготовленным импульсам, с помощью специальной маски кодируются водной голограмме, а отдельные изображения затем восстанавливаются математическими методами.

Схема опыта (иллюстрация авторов работы).

Снятый физиками объект—предельно упрощённая модель Бранденбургских ворот—имел микрометровые размеры, а на временнóй оси кадры, как уже было указано, отстояли друг от друга на 50 фс.«За такое время луч света пройдёт расстояние, сравнимое с толщиной человеческого волоса»,—напоминает участник исследования Кристиан Гюнтер (Christian Günther)из Берлинского технического университета. Применение коротковолнового рентгеновского излучения позволило сохранить разрешение на довольно высоком уровне.

Действуя аналогичным образом, можно закодировать в одной голограмме и большее число изображений.

Центральная часть полученной голограммы и изображения микрометрового объекта (иллюстрации HZB / Eisebitt).

Полная версия отчёта будет опубликована в журналеNature Photonics.

Подготовлено по материаламБерлинского центра исследования материалов и энергии им. Гельмгольца.

Источник