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中國又一項“世界之最”誕生了,跟霧霾有關

中國科學院研製的“大連光源”15日發出了世界上最強的極紫外自由電子激光脈沖,單個皮秒激光脈沖産生140萬億個光子,成爲世界上最亮且波長完全可調的極紫外自由電子激光光源。

中國又一項“世界之最”誕生了,跟霧霾有關

什麽?看不懂?

那換個說法:你關心霧霾問題嗎?你知道霧霾是怎麽形成的嗎?現在,這個問題就可以通過“大連光源”來解決了!

“大連光源”用處大,研究霧霾形成好助手

先來看“大連光源”真身↓

中國又一項“世界之最”誕生了,跟霧霾有關

“大連光源”是一台能夠發出極紫外自由電子激光的裝置。自由電子激光,是國際上最先進的新一代先進光源,也是當今世界先進國家競相發展的重要方向。它跟霧霾到底有啥關系?

霧霾的形成涉及到汙染物分子聚集過程,本質上是原子和分子過程,要想控制或利用這些物理和化學過程,需要在實驗室裡研究這些過程所涉及到的原子和分子的反應機制,因此就需要精確並且高靈敏度地探測所涉及到的原子和分子。極紫外波段自由電子激光,就是科學家探索物質世界奧秘的最得心應手的武器。

中國又一項“世界之最”誕生了,跟霧霾有關

大連化學物理研究所副所長、中國科學院院士楊學明說,用這種光源我們可以更好地來研究很多的過程,比如分子的聚集的過程,我們可以看得更清楚。

大連化學物理研究所研究員張未卿解釋,“以大氣霧霾爲例,大氣中的化學物質與水分子作用後,形成分子團簇,這些團簇在生長過程中吸附各種汙染物分子,生長爲較大的氣溶膠顆粒,並逐漸成長爲霧霾。利用大連光源的極紫外軟電離技術,就可以研究霧霾的生長過程,從根本上理解霧霾形成的機理,爲大氣汙染防治提供科學依據。”

最亮的“閃光燈”、最快的“快門”,能讓分子、原子“無處遁形”

“大連光源”還身懷兩大絕技,一是亮,二是發出亮光的時間短。楊學明表示,這正是它能夠發揮作用的關鍵。

“光源亮,微觀世界可以看得更清楚;脈沖短,我們可以看到分子和原子在物理和化學變化中超快的過程。”楊學明說。

我們常說“一眨眼的功夫”,如果把眨一下眼的時間定義爲一秒的話,那麽1飛秒只有1秒的一千萬億分之一,而1皮秒只有一萬億分之一秒。楊學明解釋說,這個裝置發出的光源,就相當於照相機裡一個很快的快門,通過連續的拍攝,來呈現這個超快的物理過程和化學反應的動態過程。

強勢插入的小課堂:啥是皮秒、飛秒?

你知道嗎?秒下面還有毫秒,微秒,納秒,皮秒,飛秒↓

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楊學明說,這樣的過程我們真正理解了之後,我們才能夠設計更好的過程,來解決這些過程中存在的一些問題。

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▲分子結構圖

“大連光源”的每一個激光脈沖可産生超過100萬億個光子,波長可在極紫外區域完全連續可調,具有完全的相干性;該激光可以工作在飛秒或皮秒脈沖模式,可以用SASE(自放大自發輻射)或HGHG(高增益諧波放大)模式運行。那麽,科學家們通過這一裝置,能看到什麽樣的物質世界?

楊學明說,分子在化學變化或者物理變化的過程超快,這個時間尺度一般都是在飛秒或者皮秒內發生的,所以我們必須有飛秒或者皮秒的激光來看這個過程。

中國科學院上海應用物理研究所所長趙振堂進一步解釋說,形象地說,它可以使我們科學家給分子運動來拍電影,這樣科學家就可以掌握整個物質內部的結構規律。否則只能看到開頭和結束階段,不知道中間到底發生了什麽。

“大連光源”投入使用後,將面向全世界的科學家開放,共同探索物質世界的奧秘。趙振堂指出,我國率先建成這一先進光源意義非凡,這也是國際上各國科技競爭的一個戰略重點,或者說是一個“要搶占的山頭”。

中國科學院副院長王恩哥表示,“大連光源”的建設是中國科學院乃至中國的又一項具有極高顯示度的重大科技成果,裝置中90%的設備均由中國自由研發,標誌著我國在這一領域占據了世界領先地位,爲中國未來發展更新一代的高重複頻率極紫外自由電子激光打下了堅實的基礎。

新聞多一點

“大連光源”的“前輩們”

1合肥光源

1983年4月,中科大國家同步輻射實驗室正式立項,建設我國第一台專用同步輻射光源,被稱爲“合肥光源”。1989年合肥光源建成,並發出中國第一束“神奇之光”。利用“合肥光源”,我國首次完成探月衛星“嫦娥一號”太陽風離子探測器正機的實驗標定和測試,首次獲得了X射線全息圖樣等。

2上海光源

1999年,“上海光源”項目預研工作正式啓動,2009年建成投入運行。

“上海光源”其實就相當於一台巨型的“超級顯微鏡”,它可以給微觀世界,例如花草樹木的呼吸過程、人體蛋白質分子活動等,拍攝高清晰度的科學照片。“上海光源”建成後,出光的穩定性始終保持良好,爲中國科學家進一步擴寬了探索視界。

反正很厲害就對了!

我驕傲!

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時不我待,

抓緊每一飛秒學習吧!

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