科學家在環形氣體分子破裂和瓦解時，首次追蹤到飛秒級超速的結構性變化。環形分子在生物化學中很豐富，也是許多化合藥物的基礎成分。該研究指明了氣體化學反應實時x射線的研究方向，這對生物過程至關重要。
美國能源部國家斯坦福直線性加速器中心（StanfordLinearAcceleratorCenter，SLAC）實驗室的研究人員編譯出這個基本的開環反應到計算機動畫序列的完整步驟，該動畫提供一個結構性變化的“分子電影”。
這個先驅性的實驗在斯坦福直線加速器中心的直線性連續加速器光源研究所（美國能源部用戶設備科學辦公室）完成，對於精確跟蹤氣體分子在化學反應中飛秒級的變化，樹立了重要的裏程碑。
斯坦福直線加速器中心的科學家MikeMinitti，曾與布朗大學的PeterWebe合作過，他說道：“這顯示了直線性連續加速器光源(LinacCoherentLightSource)的一項特性:一種從未見過的化學反應方式就會在你眼前出現。”Minitti表示：“直線性連續加速器光源就像是一個遊戲規則的改變者，它使我們在飛秒級的速度上觀察化學變化，甚至能觀察到單個原子的運動。”這種方法還適用於更複雜的分子和化學變化。
利用斯坦福直線加速器中心的X射線研究氣體中自由懸浮的分子，可以看到化學變化中的清晰結構，這是因為氣體分子幾乎不與氣體分子或結構連接。他還補充道：“直到現在，利用X射線研究快速的氣體分子變化仍然受到限製。”
化學運動的新審視
該研究針對由1,3-環己二烯（1,3-cyclohexadiene，CHD）組成的氣體分子，它是一個來自鬆樹油的小型環形有機分子。環形分子在許多生物和化學過程中扮演關鍵角色，這些反應過程實質在於化學鍵的形成和破壞。該實驗主要追蹤環形分子在兩原子間的化學鍵破壞後如何分解變成近線性分子的過程。
Minitti表示：“對於分子的展開過程，長久以來一直存在爭議。原子可以采取不同的路徑和方向。跟蹤這一點最終顯示化學反應的過程,而且可能會促使理論和模型的改進。”
分子電影的製作
在實驗中，研究人員利用超快的紫外激光脈衝啟動開環反應，以此激發環己二烯。
然後，他們又利用斯坦福直線加速器中心的X射線在不同的時間間隔內測量分子的形狀變化過程。
研究人員序對10萬多個類似頻閃燈散射x射線的測量進行了編製和排列。然後,他們與這些測量結果與計算機模擬匹配，結果揭示了在分子結構打開後的最初200分秒內最可能的分解方式。該仿真由愛丁堡大學（UniversityofEdinburgh）研究人員AdamKirrander完成，結果展示了原子的位置和運動變化過程。
動畫的每個區間時長為25飛秒，大約是電視30幀每秒速度的1.3萬億倍。
Weber表示：“這樣的分辨率對於觀察分子運動是一個巨大的進步。”
氣體樣本對於這個研究來說是理想樣本，這是因為，任意兩相鄰環己二烯分子間的間隔被減少，使得更容易區分和追蹤單個分子運動。斯坦福直線加速器中心的x射線脈衝就像台球遊戲中的母球，使分子中的電子散射至位敏探測器，它可以規劃分子中原子的位置。
Minitti表示：“本研究可以作為大分子的基準和平台，且有助於我們研究理解更複雜、更重要的化學變化。”
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