वैज्ञानिकों ने सूक्ष्म रासायनिक प्रतिक्रियाओं के अवलोकन में महत्वपूर्ण प्रगति की है। यूरोपीय एक्स-रे फ्री इलेक्ट्रॉन लेजर सुविधा (यूरोपीय) सहित कई शोध संस्थानों के शोधकर्ता
एक फोटॉन को अवशोषित करने के एक सेकंड के कुछ खरबवें हिस्से के भीतर, अणु तेजी से संरचनात्मक झुकने, चार्ज स्थानांतरण और इलेक्ट्रॉन ऊर्जा को आणविक कंपन में परिवर्तित करने से गुजरता है। क्योंकि यह प्रक्रिया बेहद छोटी है, पारंपरिक प्रयोगात्मक तरीकों के लिए स्पष्ट विवरण प्राप्त करना कठिन है। शोधकर्ताओं ने अनुसंधान वस्तु के रूप में चक्रीय छोटे अणु 3-फ्लोरोपाइरीडीन को चुना, और इसमें नाइट्रोजन परमाणुओं और फ्लोरीन परमाणुओं को दो स्वतंत्र अवलोकन बिंदुओं के रूप में उपयोग किया। प्रयोग में, शोधकर्ताओं ने पहले अणुओं को इलेक्ट्रॉनिक उत्तेजित अवस्था में उत्तेजित करने के लिए बेहद छोटी पराबैंगनी पल्स लेजर की एक किरण का उपयोग किया, और फिर विशिष्ट परमाणुओं की गहरी परतों में कोर इलेक्ट्रॉनों को हटाने के लिए यूरोपीय एक्सएफईएल द्वारा उत्पन्न चरम पराबैंगनी एक्स-रे पल्स का उपयोग किया, और इन इलेक्ट्रॉनों द्वारा दूर किए गए ऊर्जा परिवर्तनों को सटीक रूप से मापा, जो कि समय-समाधान एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (टीआर-एक्सपीएस) तकनीक है।
प्रायोगिक परिणाम बताते हैं कि एक ही अणु के भीतर अलग-अलग परमाणु प्रतिक्रिया प्रक्रिया के दौरान पूरी तरह से अलग-अलग जानकारी दर्ज करते हैं: प्रारंभिक उत्तेजना प्रक्रिया में भाग लेने वाले नाइट्रोजन परमाणु अणु के भीतर चार्ज स्थानांतरण और संरचनात्मक परिवर्तनों की मिश्रित गतिशीलता को अधिक स्पष्ट रूप से प्रतिबिंबित कर सकते हैं; जबकि फ्लोरीन परमाणु मुख्य रूप से अणु की "कंपन विश्राम" प्रक्रिया के संकेतक के रूप में काम करते हैं, यह दिखाते हैं कि आणविक संरचना में अतिरिक्त ऊर्जा कैसे पुनर्वितरित होती है। शोध से यह भी पता चला है कि ऑप्टिकल उत्तेजना विशिष्ट परमाणुओं की उनके पड़ोसी परमाणुओं की गति के प्रति संवेदनशीलता बढ़ा सकती है।
इन सूक्ष्म माप डेटा को उन्नत संख्यात्मक सिमुलेशन के साथ जोड़कर, अनुसंधान टीम ने "शंकु चौराहे" (महत्वपूर्ण क्षेत्र जहां इलेक्ट्रॉनिक राज्य और परमाणु गति कसकर जुड़े हुए हैं) के माध्यम से उत्तेजित राज्य से आगे बढ़ने वाले अणु की पूरी प्रक्रिया को सफलतापूर्वक पुनर्निर्मित किया और अंत में जमीन की स्थिति में लौट आया। यह सफलता न केवल साबित करती है कि अल्ट्राफास्ट एक्स-रे पल्स लगभग एक साथ इलेक्ट्रॉन गतिशीलता और संरचनात्मक गति को अलग कर सकते हैं, बल्कि जटिल फोटोकैमिकल प्रतिक्रियाओं की व्याख्या में बहु-साइट सहयोगात्मक अवलोकन के अद्वितीय फायदे भी साबित करते हैं। भविष्य में, इस पद्धति को अधिक जटिल जैविक मैक्रोमोलेक्यूल्स, कार्यात्मक कार्बनिक पदार्थों और सौर ऊर्जा रूपांतरण सामग्रियों के सूक्ष्म तंत्र के अध्ययन तक विस्तारित किए जाने की उम्मीद है।