史無(wú)前例的獨(dú)特激光設(shè)備 可檢測(cè)霧霾成分

在德國(guó)哥廷根大學(xué)物理化學(xué)家Alec Wodtke看來(lái)，這也使得它成為了一種可用于檢測(cè)和分析“正在進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的分子”的新工具。

在過(guò)去的10年中，全世界的科學(xué)家都在抓緊時(shí)間建造自由電子激光器，因?yàn)楹屯郊铀倨鳎ǖ鞍拙w學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)和材料科學(xué)的主力工具）相比，自由電子激光器在更短脈沖下產(chǎn)生的光更加明亮。

在同步加速器中，電子需要沿著周長(zhǎng)為一公里或更長(zhǎng)的存儲(chǔ)環(huán)運(yùn)行。當(dāng)電子的路徑彎曲時(shí)，電子會(huì)拋出光子，這些光子會(huì)形成光束。

和同步加速器不同，自由電子激光器將電子從線性加速器發(fā)射到波蕩器中，波蕩器中磁體的極性會(huì)交替改變，從而可以沿著彎曲路徑推拉電子。

當(dāng)電子運(yùn)行到拐彎處時(shí)就會(huì)產(chǎn)生光子。當(dāng)電子在波蕩器中運(yùn)行時(shí)，電子和積累的光子之間的相互作用會(huì)產(chǎn)生相干激光。

目前歐洲和美國(guó)的大多數(shù)自由電子激光器用戶(hù)設(shè)施都是產(chǎn)生“硬”X射線激光束，其波長(zhǎng)可以達(dá)到0．1 納米左右，這樣波長(zhǎng)的激光非常適合結(jié)晶蛋白和其他固體的研究。

但是據(jù)中國(guó)科學(xué)院（CAS）大連化學(xué)物理研究所（這臺(tái)機(jī)器的所有者）物理化學(xué)家楊學(xué)明介紹，這種激光束的能量很高，因此會(huì)使得空氣中的分子發(fā)生分解。

在真空紫外線范圍內(nèi)（大連化學(xué)物理研究所的這臺(tái)設(shè)備的激光范圍是50～150 納米）的激光“觸感柔軟”，使得這種激光非常適合用于檢測(cè)氣體中的分子和原子。

他也希望研究人員能夠利用自由電子激光器脈沖來(lái)探測(cè)燃料燃燒期間的情況、生物分子在氣體中的行為以及固體－氣體界面的反應(yīng)過(guò)程。

一些實(shí)驗(yàn)可以產(chǎn)生非?，F(xiàn)實(shí)的回報(bào)，例如更好地了解有害氣溶膠（這是籠罩北京或者新德里這樣城市的煙霧的組成部分）在大氣中形成和降解過(guò)程。

Wodtke正在排隊(duì)等待使用這項(xiàng)設(shè)施。他正在與中國(guó)科學(xué)院商定協(xié)議，根據(jù)這項(xiàng)協(xié)議，哥廷根馬克斯·普朗克生物物理化學(xué)研究所的科學(xué)家也可以在大連光源工作。

王學(xué)明認(rèn)為該協(xié)議的發(fā)起人“非常聰明”地認(rèn)識(shí)到了不同自由電子激光器之間能力的差距，而他自己對(duì)這次合作也充滿(mǎn)了熱情。

中國(guó)正在建設(shè)更多的自由電子激光器設(shè)施。據(jù)中國(guó)上海應(yīng)用物理研究所（曾是大連自由電子激光器項(xiàng)目的合作伙伴）加速器物理學(xué)家王東介紹，該所的新型“軟”X射線自由電子激光器前不久產(chǎn)生了它的第一束光，并有望在大約2年內(nèi)向用戶(hù)開(kāi)放。

現(xiàn)在上海應(yīng)用物理研究所正在計(jì)劃修建屬于中國(guó)的硬X射線自由電子激光器。