53阿秒,X光脈衝再創最短時間紀錄
科技日報北京8月8日電 (記者房琳琳)據物理學家組織網8日報道,華裔科學家常增虎領導的科研團隊,再次創造出迄今最短的X光脈衝——僅53阿秒(1阿秒=10-18秒),打破了其2012年創下的67阿秒極紫外光脈衝紀錄,這一成果發表在最近一期的《自然·通訊》雜誌上。
阿秒是一種時間量程,原子核內部作用過程的持續時間可用阿秒錶示。在53阿秒的時間裏,光線的行進距離不到人類頭髮直徑的千分之一。
高速攝像機可以用相同的方式記錄飛行子彈的慢動作視頻,阿秒光脈衝則允許科學家以前所未有的敏鋭度,捕捉原子和分子中快速移動的電子圖像。常增虎的工作,開闢了觀看和記錄超快動態原子現象的新領域,幫助生物學家、材料學家在更小的空間進行高水平的研究,特別是在量子力學的微小尺度上觀察能量和物質。
常增虎解釋説:“阿秒X光可用於拍攝活細胞中生物分子的電子和原子慢動作視頻,比如更好地瞭解光合作用如何工作,以提高太陽能電池的效率等。”此外,這種記錄能力對開發下一代邏輯和存儲器芯片大有裨益,也能為研究化學材料中快速反應過程提供新方法,幫助科學家研究在特殊物理、生理過程中,如數據傳輸、治療癌症或診斷疾病時遞送標靶藥物的過程中是如何利用能量的。
量子力學是微觀層面的物理學研究,科學家正在試着從電子水平更好地瞭解量子過程,甚至最終控制這一過程,設計出新光源,組合出新分子,或者設計出新型超速電子元件,以及無數其他可能的發明,因此觀察原子和分子裏發生的極短事件變得越來越重要。
從2001年首次證明了阿秒脈衝開始,世界各地的科學家一直在努力做出更短的脈衝持續時間,這樣可以敲開理解亞原子世界的大門。
作為美國國家科學院院士,常增虎在其擔任所長的阿秒科技前沿研究所,而非粒子加速器等大型設施中,完成了這一創紀錄的重要實驗過程。
總編輯圈點
科學家研發的阿秒級別脈衝,就好像屏幕像素點,越細密越高級。極紫外光因為光子能量高,是光學家高度重視的特種光源。現在最好的光刻機用的就是極紫外光源。但操作極紫外光可是很難的,讓它投射到目標點或面,保持微弱而穩定,都得想出各種辦法才能實現。由此可見,光學家是很多科技領域底層的實現者。
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