科学者たちは、強力なレーザーがバッキーボール分子C60を膨張させ、断片化させ、電子を失わせる様子を、強烈なX線を使って可視化しました。この実験はSLAC国立加速器研究所で行われ、異なるレーザー強度での分子応答の重要な段階を明らかにしました。結果は、極端な光下での分子挙動を予測する現在のモデルのギャップを強調しています。
ハイデルベルクのMax Planck Institute for Nuclear Physics、ドレスデンのMax Planck Institute for the Physics of Complex Systems、ベルリンのMax Born Instituteの研究者らと国際共同研究者が、Buckminsterfullerene (C60)を強力な赤外レーザーパルスにさらしました。SLACのLinac Coherent Light Source (LCLS)からの超短X線パルスを使用して、分子の変形を追跡するためのリアルタイム回折パターンを捉えました。
分析はX線回折の2つのパラメータに焦点を当てました：平均分子半径R（膨張または変形を示す）とGuinier振幅A（散乱原子の有効数の二乗に関連し、断片化を明らかにする）。
低レーザー強度では、C60は最初に即時崩壊せずに膨張し、Rの初期増加の後にAの遅延低下が断片化の始まりを示します。
中間強度では、画像での半径減少が膨張に先行し、小さな断片からの散乱を示し、Guinier振幅のわずかに遅れた低下で裏付けられます。
最高強度では、パルス開始時に急速な膨張とGuinier振幅の即時低下が発生し、外側価電子の迅速な剥ぎ取りを示します。理論モデルはこの「キック」効果を再現しますが、低強度での観測挙動（分子「呼吸」運動からの振動欠如など）を予測できません。モデルに超高速加熱を組み込むことで予測がデータとより一致し、複雑分子における多電子ダイナミクスの洗練された量子処理の必要性を強調します。
これらの洞察は2025年のScience Advances論文で詳述され、光駆動化学反応の理解を進め、多原子系での量子プロセスを検証します。