Een internationaal team van wetenschappers, met medewerkers van de Goethe Universiteit Frankfurt en het Max Planck Instituut voor Kernfysica, heeft in augustus 2025 een belangrijke wetenschappelijke doorbraak gerealiseerd. Zij slaagden erin de nulpuntsbeweging van atomen binnen een complex molecuul, 2-iodopyridine, direct waar te nemen. Deze beweging, waarbij atomen continu trillen zelfs bij temperaturen nabij het absolute nulpunt, werd voorheen als onmeetbaar beschouwd. De resultaten van dit onderzoek, gepubliceerd in het tijdschrift Science, tonen de geavanceerde capaciteiten van de European XFEL (EuXFEL) in Hamburg, Duitsland aan.
Met behulp van de extreem krachtige en ultrashorte röntgenpulsen van de EuXFEL, paste het team de techniek van Coulomb Explosie Imaging toe. Deze methode houdt in dat het molecuul wordt blootgesteld aan intense röntgenstraling, wat leidt tot een gecontroleerde moleculaire explosie. Door de resulterende fragmenten te analyseren, konden de onderzoekers de oorspronkelijke structuur van het molecuul reconstrueren en de precieze, gekoppelde trillingspatronen van de atomen visualiseren. Professor Till Jahnke van de Goethe Universiteit benadrukte dat de atomen niet individueel trilden, maar op een gekoppelde manier, volgens vaste patronen. Deze doorbraak, de eerste directe meting van gecorreleerde nulpuntsbeweging in complexe moleculen, werd mede mogelijk gemaakt door de ontwikkeling van de COLTRIMS-reactiemicroscoop, een instrument dat in Frankfurt is ontwikkeld. Deze microscoop maakt het mogelijk om de bewegingen van individuele moleculen met ongekende precisie te bestuderen, in tegenstelling tot eerdere methoden die gemiddelden van grote groepen moleculen analyseerden. De data voor deze ontdekking waren afkomstig uit metingen die oorspronkelijk in 2019 werden uitgevoerd voor andere onderzoeksdoeleinden, wat de potentie van de European XFEL voor diverse wetenschappelijke toepassingen onderstreept. De nieuwe methode opent deuren naar een dieper begrip van kwantumfenomenen en moleculaire dynamica, met mogelijke implicaties voor materiaalkunde en kwantumcomputing.