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“世界之最”诞生了,还跟雾霾有关!

2017/1/19 9:34:02 国际新闻

“大连光源”是一台能够发出极紫外自由电子激光的装置。自由电子激光,是国际上最先进的新一代先进光源,也是当今世界先进国家竞相发展的重要方向。它跟雾霾到底有啥关系?

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雾霾的形成涉及到污染物分子聚集过程,本质上是原子和分子过程,要想控制或利用这些物理和化学过程,需要在实验室里研究这些过程所涉及到的原子和分子的反应机制,因此就需要精确并且高灵敏度地探测所涉及到的原子和分子。极紫外波段自由电子激光,就是科学家探索物质世界奥秘的最得心应手的武器。

大连化学物理研究所副所长、中国科学院院士杨学明说,用这种光源我们可以更好地来研究很多的过程,比如分子的聚集的过程,我们可以看得更清楚。

大连化学物理研究所研究员张未卿解释,“以大气雾霾为例,大气中的化学物质与水分子作用后,形成分子团簇,这些团簇在生长过程中吸附各种污染物分子,生长为较大的气溶胶颗粒,并逐渐成长为雾霾。利用大连光源的极紫外软电离技术,就可以研究雾霾的生长过程,从根本上理解雾霾形成的机理,为大气污染防治提供科学依据。”

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最亮的“闪光灯”、最快的“快门”,能让分子、原子“无处遁形”

“大连光源”还身怀两大绝技,一是亮,二是发出亮光的时间短。杨学明表示,这正是它能够发挥作用的关键。

“光源亮,微观世界可以看得更清楚;脉冲短,我们可以看到分子和原子在物理和化学变化中超快的过程。”杨学明说。

我们常说“一眨眼的功夫”,如果把眨一下眼的时间定义为一秒的话,那么1飞秒只有1秒的一千万亿分之一,而1皮秒只有一万亿分之一秒。杨学明解释说,这个装置发出的光源,就相当于照相机里一个很快的快门,通过连续的拍摄,来呈现这个超快的物理过程和化学反应的动态过程。

“大连光源”的每一个激光脉冲可产生超过100万亿个光子,波长可在极紫外区域完全连续可调,具有完全的相干性;该激光可以工作在飞秒或皮秒脉冲模式,可以用SASE(自放大自发辐射)或HGHG(高增益谐波放大)模式运行。那么,科学家们通过这一装置,能看到什么样的物质世界?

杨学明说,分子在化学变化或者物理变化的过程超快,这个时间尺度一般都是在飞秒或者皮秒内发生的,所以我们必须有飞秒或者皮秒的激光来看这个过程。

中国科学院上海应用物理研究所所长赵振堂进一步解释说,形象地说,它可以使我们科学家给分子运动来拍电影,这样科学家就可以掌握整个物质内部的结构规律。否则只能看到开头和结束阶段,不知道中间到底发生了什么。

“大连光源”投入使用后,将面向全世界的科学家开放,共同探索物质世界的奥秘。赵振堂指出,我国率先建成这一先进光源意义非凡,这也是国际上各国科技竞争的一个战略重点,或者说是一个“要抢占的山头”。

中国科学院副院长王恩哥表示,“大连光源”的建设是中国科学院乃至我国的又一项具有极高显示度的重大科技成果,装置中90%的设备均由我国自由研发,标志着我国在这一领域占据了世界领先地位,为我国未来发展更新一代的高重复频率极紫外自由电子激光打下了坚实的基础。