L'une des expériences scientifiques les plus durables du "Saint Graal" a été de tenter d'observer directement les mouvements atomiques lors de changements structurels. Cette perspective sous-tend tout le domaine de la chimie car un processus chimique se produit pendant un état de transition - le point de non-retour séparant la configuration du réactif de la configuration du produit.

À quoi ressemble cet état de transition et, étant donné le nombre énorme de configurations nucléaires différentes possibles, comment un système trouve-t-il même un moyen d'y arriver ?

Maintenant dans le journal Lettres de physique appliquée , des chercheurs de l'Institut Max Planck pour la structure et la dynamique de la matière signalent des sources d'électrons « ultra-claires » avec une luminosité suffisante pour littéralement éclairer les mouvements atomiques en temps réel, à une échelle de 100 femtosecondes, ce qui rend ces sources particulièrement pertinentes pour la chimie, car les mouvements atomiques se produisent dans cette fenêtre de temps.

Après avoir vu les premiers films atomiques de transitions de phase dans des couches minces massives utilisant des paquets d'électrons à haute énergie (100 kilovolts), les chercheurs se sont demandé s'ils pouvaient atteindre une résolution atomique des réactions de surface - se produisant dans les premières monocouches de matériaux - pour mieux comprendre la catalyse de surface.

Ils ont donc conçu un concept de diffraction des électrons à faible énergie (1 à 2 kilovolts) à résolution temporelle consistant à utiliser des fibres optiques pour la miniaturisation et la capacité d'étirer l'impulsion électronique, puis appliquez la technologie de la caméra à balayage pour obtenir potentiellement une résolution temporelle subpicoseconde, un exploit difficile dans le régime à faible énergie électronique.

"Les premiers films atomiques utilisent une approche stroboscopique semblable à une vieille caméra de 8 millimètres, image par image, dans laquelle une impulsion d'excitation laser déclenche la structure, puis une impulsion électronique est utilisée pour éclairer les positions atomiques, " a déclaré le co-auteur Dwayne Miller. " Nous pensions qu'une caméra à balayage pouvait obtenir un film entier en un seul plan dans la fenêtre définie par l'impulsion électronique délibérément étirée. Il résout le problème des faibles nombres d'électrons et améliore considérablement la qualité de l'image."

De la myriade de configurations nucléaires possibles, le groupe a découvert que le système s'effondre en quelques modes clés qui dirigent la chimie et qu'une réduction de la dimensionnalité qui se produit dans l'état de transition ou la région de franchissement de barrière peut être déduite. "On le voit directement avec les premiers films atomiques de fermeture d'anneau, transfert d'électrons et rupture de liaison, " dit Miller.