电子轨道通常被描绘成五颜六色的气球或云，它提供有关分子中电子的下落的信息，有点像模糊快照。

为了了解电子在化学反应中的交换，不仅重要的是要了解它们的空间分布，而且要了解它们的及时运动。现在，科学家们朝着这个方向取得了巨大进展：他们成功地以极高的时间分辨率记录了轨道图像。

量子纳米科学研究所所长Stefan Tautz教授说：“几十年来，化学一直由两个雄心勃勃的目标控制。“其中之一是直接从分子中电子的空间分布来理解化学反应，而另一种则是跟踪化学反应过程中电子随时间的变化。” 

这两个目标都是在单独的化学开创性发现中实现的：前沿的分子轨道理论解释了化学反应过程中分子中电子分布的作用，而飞秒光谱法则使观察反应中的过渡态成为可能。结合这两个发展，然后在时空的化学反应中追踪电子，这一直是物理化学的梦想。”

如今，科学家们已经朝着实现这一目标迈出了一大步：他们观察了时空中金属与分子界面的电子转移过程。此类接口是德国研究基金会位于马尔堡（Philipps-Universit?t）马尔堡大学的合作研究中心1083的研究重点，正是通过此处进行的实验才导致今天的出版物。“

最初，界面似乎并排不超过两层，而实际上它们是材料功能发挥作用的地方。因此，它们在技术应用中起着决定性的作用，”实验物理学教授乌尔里希·霍费尔（UlrichH?fer）说。在Philipps-Universit?tMarburg以及协作研究中心的发言人。例如，在有机太阳能电池中 在界面处组合不同的材料可改善入射光激发的状态的分裂，从而使电流流动。例如，接口在智能手机中使用的有机发光二极管（OLED）显示器中也起着关键作用。

科学家使用的实验方法是基于几年前在分子光谱学上取得的突破：光发射轨道层析成像技术，其本身就是基于众所周知的光电效应。格拉茨大学的彼得·普施尼格教授说：“在这里，金属表面上的一层分子被光子或光粒子轰击，它们激发电子并使它们被释放。” 

“这些释放的电子不仅在太空中飞行，而且-这是决定性的点-基于它们的角度分布和能量分布，它们提供了电子在分子轨道中的空间分布的良好指示。”

Philipps-Universit?tMarburg的小组负责人兼研究助理Robert Wallauer博士说：“我们的工作的主要结果是，我们可以随着时间的推移以超高分辨率对轨道断层图像进行成像。” 

为此，科学家不仅使用飞秒范围内具有超短脉冲的特殊激光器来激发分子中的电子，而且还使用了超短脉冲来激发分子中的电子。他们还使用了一种新型的脉冲显微镜，可以同时以非常高的灵敏度测量释放出的电子的方向和能量。

飞秒是10到15秒，即十亿分之一秒的百万分之一。相对于一秒钟，相对于3200万年，这一时间少至一秒钟。这样的短脉冲就像一种闪光灯，可用于将快速处理分解为单个图像。这使研究人员能够像在慢动作中一样追踪电子传输。Tautz说：“这使我们几乎可以实时地在空间上追踪电子激发路径。” 

“在我们的实验中，电子首先被第一激光脉冲从其初始状态激发到未占据的分子轨道，然后第二激光脉冲使其最终到达探测器。

我们不仅可以随时间详细观察这一过程，而且断层图也使我们能够清楚地追踪电子的来源。” 首先，由第一激光脉冲将电子从其初始状态激发成未占据的分子轨道，然后再由第二激光脉冲使电子最终到达检测器。随着时间的推移，我们不仅可以详细地观察到这一过程，而且断层图还使我们能够清楚地追踪出电子的来源。”

首先，由第一激光脉冲将电子从其初始状态激发成未占据的分子轨道，然后再由第二激光脉冲使电子最终到达检测器。随着时间的推移，我们不仅可以详细地观察到这一过程，而且断层图还使我们能够清楚地追踪出电子的来源。”

UlrichH?fer说：“我们相信，我们的发现代表着朝着通过时空化学反应追踪电子的目标迈出的关键突破。” 

“除了对化学反应和电子转移过程的基本了解之外，这些发现还将具有非常实际的意义。它们为优化界面和纳米结构以及由此产生的处理器，传感器，显示器，有机太阳能电池，催化剂开辟了无数可能性。 ，甚至可能还没有想到的应用程序和技术。”