基于超快光學激光的技術，以飛秒至阿秒的時間分辨率，在物質固有的時間尺度上，探測原子級過程。然而，光學激光的長波長特性阻礙了在納米尺度空間特異性上進行探測與操控。硬X射線自由電子激光的研究進展，推動了X射線瞬態光柵光譜學的發展，利用納米尺度的X射線駐波，對元elementary激發進行相干調控。迄今為止，在納米尺度實現該技術，一直面臨挑戰。

圖1：實驗裝置示意圖。

近日，斯坦福大學Haoyuan Li等聯合SLAC國家加速器實驗室Zhu, Diling等在Nature Physics上發文，通過將兩束硬X射線泵浦脈沖，在精確控制的交叉角度下，實現了亞飛秒量級的同步，獲得了空間周期約為10納米的X射線瞬態光柵光譜學。

圖2：X射線瞬態光柵散射強度。

這產生了熱光柵thermal grating，并優先激發了具有瞬態光柵波矢的相干縱聲學聲子模。隨后，使用具有相同光子能量的第三束、可調延遲的X射線脈沖進行探測，通過時間和波矢分辨測量了所誘導散射強度調制，為納米尺度的彈道熱輸運提供了證據。

圖3：X射線瞬態光柵X-ray transient grating ，XTG信號的時間關系與頻譜組成。

該項研究，X射線瞬態光柵是強大平臺的應用潛力，可用于研究凝聚態物質中的納米尺度輸運現象，以及對納米尺度動力學進行相干調控。

參考文獻： 中國光學期刊網

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