科学家们在观察微观化学反应领域取得重大进展。来自欧洲X射线自由电子激光装置（European XFEL）等多家研究机构的科研人员，利用超快激光技术成功在原子尺度上重现了分子吸收光子后的极速转变全过程，为深入理解光化学反应过程开辟了全新视角。
在吸收光子的几万亿分之一秒内，分子会迅速发生结构弯折、电荷转移以及电子能量向分子振动的转化。由于这一过程极其短暂，传统实验手段很难捕捉到清晰的细节。研究人员选用环状小分子3-氟吡啶作为研究对象，以其中的氮原子和氟原子作为两个独立观测点。实验中，科研人员首先通过一束极短的紫外脉冲激光激发分子至电子激发态，随后利用European XFEL产生的极紫外X射线脉冲去除特定原子深层的核心电子，并精确测量这些电子带走的能量变化，即时间分辨X射线光电子能谱（tr-XPS）技术。
实验结果表明，同一个分子内的不同原子在反应过程中记录下了截然不同的信息：参与最初激发过程的氮原子能更清晰地反映分子内电荷转移与结构变化的混合动态；而氟原子则主要充当了分子“振动弛豫”过程的指示器，展现了过剩能量如何在整个分子结构中重新分配。研究还显示，光激发能够提高特定原子对其邻近原子运动的敏感度。
研究团队将这些微观测量数据与高级数值模拟相结合，成功重建了分子从激发态穿过“锥形交叉点”（电子态与核运动紧密耦合的临界区域）并最终返回基态的全过程。这一突破不仅证明了超快X射线脉冲能够将几乎同时发生的电子动态与结构运动区分开来，也证明了多站点协同观测在解读复杂光化学反应中的独特优势。未来，该方法有望推广至更复杂的生物大分子、功能性有机材料及太阳能转化材料的微观机制研究中。