軟X射線光譜分析技術，是以傅裡葉變換幹涉技術(SXFTS）為基礎的短波段分析技術，是國際頂級水平的光譜學技術。SXFTS技術在世界科學領域還是一項新的技術，标志着一個全新的實驗裝置、工作在一個尚未開展過的範圍，其最主要的特征是工作在200nm~1nm的波段。由于在這個波段光譜具有寬泛的範圍、高分辨率、高波長精度、多波長采集等優勢，這個波段的光子能量可以選擇激發元素周期表上大多數元素的原子共振能級。在這個譜區，光子能量正好與幾乎絕大部分元素的主要共振線匹配，為元素和化學分析提供了非常精确的方法。SXFTS技術是測量電磁輻射和基本粒子的一種重要的工具，可以滿足了在物理學、化學、材料學等領域進行原子水平研究的要求。

相比較XPS、XAS和Raman等光譜分析技術, 更短的光譜波段具原子結構分析的優勢。Raman光譜分析法可以得到分子振動、轉動及電子平移方面信息，是研究分子水平的一種分析方法。幾十年來，科學家們應用它幾乎檢測了所有能得到的物質樣品，也幾乎窮盡可以使用的方法。由于僅僅在可見光和近紅外線波段範圍内應用，限制了科學家利用其向原子結構或更深層次的擴展。

SXFTS技術将以往隻能在分子水平進行探測提升到可以在原子水平進行探測，将隻能得到物質表面信息的研究水平提升到可以獲得了被測量樣品的總體性質、埋藏結構、液體樣品等深度信息。一個典型的例子，在碳納米管、多層膜或一個體的結構中，你希望探測到1000Å以上甚至更深層的結構信息，希望得到材料中原子的鍵合及電子結構等多種信息，你采用什麼分析技術？你可能需要一個超越目前表面分析技術的幫助。同樣，SXFTS技術在探測材料的電子結構和性能中起着重要的作用，你會發現更多的電子特征，當然可研究的方面還不僅僅如此。

在C60中添加适量的過渡族金屬元素，形成新的金屬碳化物的發現，是科學家在應用了軟X射線光譜分析技術，發現了金屬原子可以與C60原子産生鍵合作用。這個實驗結果對推動C60合成為新的金屬碳化物具有重要的意義。目前，含有金屬元素的碳纖維材料己被用于最先進的飛機發動機中。應用SXFTS技術，有助于在原子結構的水平研究和開發新的材料，也有助于在原子水平分析新的材料。

在我國目前僅有三個同步幅射實驗站中，沒有适合軟X射線使用的第四代同步幅射光源。在200nm~1nm的光學波段，光譜分析技術的研究幾乎是空白，導緻了國内在凝聚态物理、材料學、化學等領域的結構分析水平，一直徘徊在原子水平以外，停留在表面信息階段。這也是很難在材料的原子結構展開研究的原因。

2019年4月《Nature Reviews Chemistry》雜志社與電子科技大學(校長曾勇）聯合主辦了一次國際自然學術會議，主題是“新興材料與器件：電子結構與性能”，國内外科學界普遍認為這是一個明确的主題，開啟了材料研究向原子結構深度探索的序幕。

利用SXFTS技術的諸多優勢，在原子水平開展研究，超越各種表面光學分析技術的局限，可以在科學技術的基礎研究和應用研究得到新的收獲。近半個世紀以來，在自然科學領域獲得的諾貝爾獎中，有超過60%以上的成果是借助于先進的科學儀器完成的。

美國伯克利(ALS)國家實驗室，多國科學家組成的團隊利用軟X射線光譜技術，持續多年地探索物質的電子結構，成功地進行了銅氧化物、C60等一系列材料的超導實驗。2019年1月，美國伯克利實驗室揭秘銅氧化物高溫超導現象的關鍵線索為電子自旋。取得這項成果的美國能源部勞倫斯伯克利國家實驗室項目負責人Alessandra Lanzara特别說明：這是不同學科的專家一起合作将推動科學進展，以及新儀器設備是怎樣推動科學發展的典型範例。 (待續）

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