近日，一項國際合作研究取得重要進展。該研究由來自馬克斯普朗克學會弗里茨哈伯研究所(FHI)的研究人員參與，揭示了在高能X射線照射下，六氟化硫(SF?)衰變過程中會形成中性硫原子。這一研究成果為X射線與物質的復雜相互作用提供了新的見解，對科學和技術進步具有重要意義。
衰變路徑：(左)SF 6分子被 2.5 keV 光子擊中，在硫原子中產生 1s 空穴(黃色)。(中)俄歇級聯弛豫釋放電子，導致解離。電荷缺口由外向氟原子攜帶(綠色)。(右)硫原子將其電子保持在中性 2p 激發態并發射 150 eV 光子。(圖片來源：Joseph Nordgren(烏普薩拉大學))
研究采用了先進的同步輻射技術，實驗在PETRA III光束線P04上進行。早在1978年，烏普薩拉大學的科學家Joseph Nordgren和Hans Ågren就發現了SF?分子中的光譜異常。然而，四十多年來，這種異常的性質一直是個未解之謎。此次研究小組使用專門為這項研究開發的先進技術，重新審視了這一光譜異常。
在PETRA III的實驗中，SF?分子被暴露在硬X射線下，這激發了硫的最內層電子殼層，進而引發了一系列電子衰變。這一系列反應導致SF?分子完全解離，并最終形成了中性硫原子。這一發現令人驚訝，因為考慮到氟原子強烈的電子吸引性質，通常預期會形成帶電的硫狀態，而非中性硫原子。
該研究團隊由Joseph Nordgren(現為瑞典烏普薩拉大學名譽教授)、Oksana Travnikova(法國國家科研中心)和Florian Trinter(柏林FHI)領導。他們利用同步輻射技術選擇性地研究了中間態的軟X射線發射，并結合先進的理論計算來解釋在特定能量下觀察到的軟X射線發射。這些發射不能歸因于分子碎片(如與氟原子結合的硫)或帶電硫狀態，從而進一步證實了中性硫原子的形成。
研究結果顯示，盡管在衰變級聯過程中彈射出多個電子，但仍能形成中性硫原子。這一發現揭示了衰變過程中復雜的電子密度重新分布現象，并強調了現代X射線技術在解決長期存在的科學難題方面的強大能力。
該研究不僅解決了數十年來的一個謎團，而且增進了我們對X射線照射下分子動力學的理解。這些發現對科學研究和實際應用都具有重要意義，從材料處理到醫學成像和治療等多個領域，都有可能因此受益。
