It-Tieni Laser: Għall-Fotografija Elettronika Crazy

Hekk kif nużaw id-dawl biex nosservaw id-dinja makroskopika ta 'madwarna, nistgħu wkoll nużaw id-dawl biex infittxu d-dinja subatomika. Iżda għandu jiġi osservat prinċipju wieħed: kwalunkwe kejl għandu jkun aktar mgħaġġel mill-ħin meħtieġ biex is-sistema taħt studju tinbidel b'mod sinifikanti, inkella jistgħu jinkisbu biss riżultati vagi.
F'molekula, l-atomi jiċċaqilqu fuq l-iskala tal-ħin femtosecond (triljun ta' sekonda, 10^-15 sekondi), il-pożizzjonijiet u l-enerġiji tagħhom jinbidlu f'wieħed sa ftit mijiet ta' attoseconds, u biex titkejjel il-moviment tagħhom, it-teknoloġija tal-femtosecond "tista' ma tgħinx.
Kemm huwa qasir attosecond? 1 attosekonda hija 10^-18 sekondi, li hija biljun minn biljun minn sekonda. 1 attosecond huwa ekwivalenti għal 1 sekonda tal-età tal-univers (13.8 biljun sena). Raġġ ta 'dawl li jivvjaġġa minn naħa waħda tal-kamra għall-ħajt oppost jieħu 10 biljun sekondi ta' ark.
Il-"ħajja reali" tal-polz attosecond
Kif tikseb polz ħafif għall-iskala attosecond? Teoretikament, impulsi tad-dawl iqsar jistgħu jiġu ġġenerati billi jiġu kkombinati impulsi tal-lejżer ta 'tul ta' mewġ qasir ta 'tul ta' mewġ multipli.
Wei Zhiyi, riċerkatur fl-Istitut tal-Fiżika tal-Akkademja Ċiniża tax-Xjenzi, spjega lir-reporter ta 'Kuljum tax-Xjenza u t-Teknoloġija: "Biex tiġġenera wavelengths ġodda mhux biss jeħtieġ li drajv tal-laser femtosecond, iżda jeħtieġ ukoll li jkun iffukat fuq il-gass, permezz l-interazzjoni tad-dawl u l-atomi tal-gass biex jipproduċu l-hekk imsejħa armoniċi għolja, armoniċi għolja huwa ċiklu fil-laser tas-sewqan, il-ġenerazzjoni ta 'żewġ ċikli tal-mewġ."
Fl-1987, Lhuillier u l-kollegi ffukaw raġġ tal-lejżer infra-aħmar fuq gass inert u sabu li l-armoniċi prodotti kienu aktar numerużi u aktar b'saħħithom minn dawk prodotti qabel b'drives tal-lejżer b'tul ta 'mewġ iqsar, u li ħafna mill-armoniċi osservati kellhom intensitajiet tad-dawl simili.
Studji ulterjuri sabu li, taħt iċ-ċirkostanzi t-tajba, l-armoniċi koinċidew biex jipproduċu serje ta 'impulsi tal-lejżer fil-medda ultravjola, li kull waħda kienet twila biss ftit mijiet ta' attoseconds.
Fl-2001, Agostini u l-kollegi tiegħu fi Franza rnexxielhom jiġġeneraw sensiela ta’ ferroviji tal-polz li damu biss 250 arsec. Ferenc Krauss u l-imsieħba tiegħu fl-Awstrija marru triq oħra, iżolaw impulsi tad-dawl iżolati singoli li jdumu 650 arksecond u użawhom biex isegwu u jistudjaw il-proċess ta '"ġbid" ta' elettroni mill-atomi.
"Huwa l-ħidma ta 'dawn it-tliet xjenzati, rappreżentati mir-riċerkaturi għal aktar minn għaxar snin, permezz ta' inġenwità u sforzi bla waqfien, sabiex ix-xjenza ultraveloċi fl-era ta 'attoseconds." Wei Zhiyi qal.
Iwiegħed f'numru ta' oqsma, "uri l-ħiliet tiegħek"
Kolibrì żgħir jista 'jħabbat il-ġwienaħ tiegħu 80 darba kull sekonda, bl-għajn tal-bniedem ma jkunx jista' jara, iżda b'kamera b'veloċità għolja jista 'jiġi inkwadrat f'qafas ċar ta' azzjoni.
"It-tieni polz tad-dawl huwa preċiżament l-istudju tad-dinja tal-materjal mikroskopiku ta '"kamera ta' veloċità għolja", jista 'jkun "raging" tal-elettron inkwadrat għall-osservazzjoni." Wei Zhiyi qal bit-tama, "L-istudju u l-fehim ta 'elettroni fuq skala ta' żmien daqshekk qasira (ta' attoseconds) huwa mistenni li jiffaċilita l-iżvilupp mgħaġġel ta 'elettronika ultraveloċi, li xi darba tista' tagħti lok għal ċipep tal-kompjuter aktar b'saħħithom. Jippermettilna wkoll niddistingwu molekuli. bbażati fuq il-proprjetajiet elettroniċi tagħhom u biex jużawhom għal dijanjosi rapida u preċiża tal-mard."
Skont Wei Zhiyi, fil-preżent, minbarra t-timijiet ta 'riċerka ta' hawn fuq internazzjonalment, għadd ta 'timijiet ta' riċerka fl-Istati Uniti, il-Kanada, l-Italja, l-Isvizzera, il-Ġappun, il-Korea t'Isfel u pajjiżi oħra kienu wkoll qed iwettqu riċerka dwar il-ġenerazzjoni ta ' impulsi attosecond u l-applikazzjonijiet tagħhom f'ħafna oqsma bħall-fiżika, il-kimika u l-bijoloġija.
"Pereżempju, it-tim tal-Prof. Chang Zenghu fl-Università ta' Central Florida fl-Istati Uniti stabbilixxa r-rekord dinji għall-iqsar polz attosecond darbtejn, fl-2012 u l-2017, u l-43-polz attosecond maħluq mill-Istitut Federali Żvizzeru tat-Teknoloġija fl-2017 s'issa żammet ir-rekord dinji attwali għall-iqsar.B'mod partikolari, l-UE bniet il-Faċilità tad-Dawl Estrem (ELI-ALPS) fl-Ungerija, b'lasers attosecond bħala l-komponent ewlieni, biex tipprovdi lix-xjenzati f'oqsma differenti biex twettaq riċerka xjentifika attosecond." Wei Zhiyi jgħodd ir-riżultati fil-qasam tal-attosecond.
Ir-riċerka fuq impulsi tad-dawl attosecond ġiet enfasizzata wkoll b'mod wiesa 'minn xjenzati Ċiniżi. L-Istitut tal-Fiżika tal-Akkademja Ċiniża tax-Xjenzi, Istitut ta 'Shanghai tal-Mekkanika Ottika, Istitut Xi'an tal-Mekkanika Ottika, Università ta' Peking, Università Normali taċ-Ċina tal-Lvant, Università Nazzjonali tat-Teknoloġija tad-Difiża, Università tax-Xjenza u Teknoloġija Huazhong u unitajiet oħra qed iġorru riċerka fil-qasam tax-xjenza attosecond. 2013, il-grupp ta 'Wei Zhiyi għall-ewwel darba fiċ-Ċina biex jiġġeneraw u jkejlu l-polz attosecond iżolat ta' 160 attoseconds, u issa qed jiżviluppa aktar lejn wisa 'polz iqsar, enerġiji ogħla, u frekwenzi ta' ripetizzjoni ogħla, li se jipprovdu l-opportunità għax-xjenzati Ċiniżi biex jiżviluppaw il-lasers attosecond tagħhom stess. Flimkien mat-tagħmir terminali, jipprovdi pjattaforma u faċilitajiet internazzjonali ewlenin għar-riċerka tal-laser attosecond fl-oqsma tal-fiżika tal-materja kondensata, il-fiżika atomika u molekulari, il-kimika, il-bijomediċina, l-informazzjoni u l-enerġija.