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  • 西安有望建成阿秒光源

    作者:张潇 来源:西安日报 时间:2018-04-12 12:34 阅读:454 [投稿]
    从中科院西安光机所获悉,作为国家级的大科学装置和多学科交叉的实验平台,我市有望建成大科学装置——西安阿秒光源。

    “西安是国家实施西部大开发战略的前沿阵地,是‘一带一路’起点,全球首届硬科技大会2017年在西安成功召开,硬科技已成为西安创新发展的亮丽名片。未来,我们有望建成的西安阿秒光源将与欧盟阿秒光源装置遥相呼应,形成全球顶尖的阿秒研究中心,在‘一带一路’中发挥桥梁与辐射作用,共同引领阿秒科学发展。”西安光机所曾健华博士说到,近日,记者从中科院西安光机所获悉,作为国家级的大科学装置和多学科交叉的实验平台,我市有望建成大科学装置——西安阿秒光源。

    阿秒是人类能达到的最小时间分辨尺度

    激光打孔、用作“手术刀”的飞秒激光近视手术……是我们可以接触到的激光应用。什么叫阿秒?这要从头开始讲起,原来,在日常摄影中,照相机的闪光灯能在1/1000秒内“定格时间”——这个速度快到可以捕捉到棒球击球手迅速挥臂击球的动作,但对更快的变化过程就显得无能为力,比如化学反应过程、光合作用能量传递过程等,如果你的闪光灯太慢,就会漏掉这些转瞬即逝的镜头。因此科学家们正努力钻研,争分夺秒地研制更细微更精确的“时间窗口”,用它来观察物质世界,这方面的研究被称作超快过程研究。

    曾健华介绍道,人眼的视觉暂留时间一般为0.1-0.4秒,当变化过程短于0.1秒时,受眼睛时间分辨率的限制,我们就无法看清变化过程,比如要看清高速奔跑的骏马四脚是否同时离地就需要毫秒时间分辨能力,这就需要高速摄影技术。影片中的高速摄影是使用高速摄像机把转瞬即逝的快速变化过程记录下来,并以慢动作放映,从而可以显示肉眼看不见的瞬间动作。然而,光电子类高速相机的最大时间分辨能力仅为纳秒(10-9秒), 要想观测超高速现象或超快过程,就需要更快的摄影技术,这有赖于快速探测手段和技术的革命性进步。

    据介绍,上世纪60年代激光的发明推动了超高速摄影技术的诞生和发展。80年代末, 美国科学家Zewail率先利用当时最先进的飞秒(10-15秒)激光脉冲去研究发生化学反应时化学键的断裂和形成过程,并藉此荣膺1999年诺贝尔化学奖。2001年,奥地利科学家首次实现了阿秒光脉冲的产生,宣告超快科学进入了阿秒时代。

    也就是说,2001年阿秒脉冲(1阿秒=10-18秒)的实现,使人类历史上得以首次深入原子结构内部观测电子的运动,开创了原子尺度电子运动的新时代,引发了一场根本性、历史性、颠覆性的科技革命——阿秒科学。

    未来有望揭开癌症早期诊断的世界难题

    “通俗地说,我们这方面的研究属于科学最前沿,确实是比硬科技还‘硬’。”曾健华笑着说。原来,阿秒技术为物理、化学、生物和材料科学超快过程的探究和高时空分辨率成像提供崭新的手段,有望引发新的科技革命。

    曾健华举例说,比如阿秒技术的研究有望提升太阳能电池转化效率,因为阿秒科学已经深入到物质微观层面最本质的电子运动规律,这样的研究可以完全清楚相关材料的特性,从而有望实现最高效的太阳能电池材料。据了解,目前太阳能电池转化效率较低,等到阿秒研究使得其获得高转化效率后,对我们的生活将会产生什么样的影响?曾建华介绍,到时候这样高效的能源有望取代我们目前在使用的很多能源,而街道上,太阳能汽车也有望成为主流。

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