来自歌德大学法兰克福分校、马克斯·普朗克核物理研究所和欧洲X射线自由电子激光器（European XFEL）的科学家们在2025年8月宣布了一项重大科学突破，首次成功观测到了复杂分子中原子的零点运动。零点运动是指原子即使在绝对零度下也会持续振动，此前被认为无法测量。
这项研究以碘代吡啶（一种由十一个原子组成的分子）为对象，利用European XFEL的高强度、超短X射线脉冲，结合库仑爆炸成像技术。该技术通过将碘代吡啶样品暴露于强X射线脉冲中，引发可控的分子爆炸，并分析爆炸产生的碎片，使研究人员能够重建分子的原始结构，并揭示出原子精确的耦合振动模式。歌德大学的Till Jahnke教授指出：“我们工作中最令人兴奋的是，我们能够看到原子不仅仅是独立振动，而是以耦合的方式振动，遵循固定的模式。”
这项进展为理解量子现象提供了新的视角，并展示了法兰克福开发的COLTRIMS反应显微镜的能力。这些发现通过加深对分子动力学的理解，有望对材料科学和量子计算等领域产生影响。该研究题为“复杂分子结构集体量子涨落成像”，发表在《科学》杂志上。European XFEL的先进设施对于实现前所未有分辨率的研究至关重要。
值得注意的是，这项研究的数据来源于2019年为不同研究目的进行的测量活动，这凸显了即使是看似不相关的数据，经过新的分析方法也能揭示出重要的科学见解。碘代吡啶分子本身具有27种不同的振动模式，从细微的振荡到更剧烈的运动，这使得对其中型分子的分析更具挑战性，但European XFEL的强大能力使得详细成像成为可能。这项技术建立在X射线激光技术的最新进展之上，使科学家能够探测日益复杂的分子系统。这项研究的成功也得益于理论物理学家在开发能够从复杂数据集中提取量子信号的新分析方法方面的合作，这表明跨学科的合作对于推动科学前沿至关重要。