Углерод — один из самых распространенных элементов во Вселенной и строительный блок жизни на Земле. Это фундаментальный элемент как для органических соединений, таких как клетки, липиды, углеводы, так и для неорганических соединений, таких как те, которые используются для изготовления углеродных нанотрубок, графена, органической электроники и светособирающих устройств.
Наличие импульсов мягкого рентгеновского излучения аттосекундной длительности (1as = 10-18 с) означает, что можно следить за электронным движением в реальном времени и со специфичностью элемента, то есть на границе углерода. Временные шкалы позволяют отображать триггерные события, стоящие за образованием и разрывом связей, поток энергии в органических солнечных элементах или устройствах хранения энергии или внутреннюю работу сверхбыстрых магнитных устройств или сверхпроводников. Такая возможность является ключевой для разработки новых трансформирующих материалов с высокой эффективностью или для разработки петагерцовой электроники.
До сих пор и после десятилетия непрерывных исследований и разработок аттонаука достигла высшей точки в генерации изолированных аттосекундных импульсов при энергии фотонов ниже 120 эВ из-за строгих требований к лазерным источникам. Теперь группа аттосекундных исследований и сверхбыстрой оптики, возглавляемая профессором ICREA в ICFO Йенсом Бигертом, смогла сделать значительный шаг вперед, впервые продемонстрировав генерацию изолированных аттосекундных импульсов на углеродном K-крае на 284 эВ (4,4 нм) в водяном окне мягкого рентгеновского излучения. С помощью своей экспериментальной установки они смогли создать эти ультракороткие импульсы с длительностью импульса менее 400 ас и полосой пропускания, поддерживающей длительность импульса 30 мкс.
Водное окно относится к тому факту, что вода прозрачна для мягкого рентгеновского излучения в диапазоне от 530 эВ / 2,34 нм (K-край поглощения кислорода) до 280 эВ / 4,4 нм (K-край поглощения углерода), в то время как другие элементы поглощающие. Помимо невероятного аттосекундного временного разрешения, настольная реализация в ICFO позволит проводить мягкую рентгеновскую микроскопию на атомном уровне углеродсодержащих соединений внутри живых соединений и образцов.