2021年3月，马尔堡菲利普大学等机构研究人员在国际著名期刊《科学》（SCIENCE）发表题为“Tracing orbital images on ultrafast time scales”的文章。该文章介绍了研究团队在3,4,9,10-苝四甲酸二酐分子轨道成像方面的实验和理论研究。

量子力学对物质的描述基础是多电子波函数。在多级近似下，多电子波函数甚至精确的组态相互作用波函数能够写成单电子波函数的形式，例如轨道。轨道的优势在于它在空间特征和空间电子分布之间建立了一个明显对化学有利的连接。因此，即使还存在着非常细微的问题，人们对测量轨道也一直有着很大的兴趣。利用最近引入的光发射断层成像，人们能够在动量空间对吸附表面的分子轨道中电子分布进行成像。在泵浦-探测实验中成像激发态的分子轨道使光发射断层成像应用达到高潮，因为这将使它不仅能够在时间上而且在空间中探测表面上的分子激发和电子转移过程。除了记录对应能级的光发射强度，人们可以在动量空间监视轨道来追踪激发后电子波函数的演化过程。最近人们可以通过激光高次谐波的方法获得足够高能量的探测光子，使得时间分辨的光激发实验能够记录固体的能带结构运动。

然而，分子未占据态的光发射断层成像至今还没有成功。在气相光化学中，长期以来，人们已经认识到飞秒时间分辨光电子能谱是研究耦合电子和核动力学的有力方法。在那里却很难在所有三个维度上排列分子以在分子框架中记录动量分布图。分子很容易固定在金属表面。但是，未占据态光谱同时需要分子与基底有着充分的电子解耦。

该研究团队通过结合时间分辨的高次谐波激光的光发射和动量显微镜建立了一个断层成像的未占据态分子轨道的泵浦-探测实验。他们测量了瞬态激发电子的全部动量-空间分布，并将其激发态动力学与实时激发路径联系起来。因为在分子中这种分布与轨道形状紧密相关，所以该实验可能为将来观测时间空间中超快电子运动提供可能性。