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中国世界之最诞生还跟雾霾有关

时间:2017/1/18 10:19:17   作者:   来源:   阅读:785   评论:0
内容摘要:【中国又一项“世界之最”诞生了,还跟雾霾有关!】中国科学院研制的“大连光源”1月15日发出了世界上最强的极紫外自由电子激光脉冲,单个皮秒激光脉冲产生140万亿个光子,成为世界上最亮且波长完全可调的极紫外自由电子激光光源。  ……  你们科学家先聊,我走了……  看不懂?  那换个说法:你关心雾霾问题吗?你知道雾霾是怎么...

【中国又一项“世界之最”诞生了,还跟雾霾有关!】

中国科学院研制的“大连光源”1月15日发出了世界上最强的极紫外自由电子激光脉冲,单个皮秒激光脉冲产生140万亿个光子,成为世界上最亮且波长完全可调的极紫外自由电子激光光源。

  ……

  你们科学家先聊,我走了……

  看不懂?

  那换个说法:你关心雾霾问题吗?你知道雾霾是怎么形成的吗?现在,这个问题就可以通过“大连光源”来解决了!

  “大连光源”用处大,研究雾霾形成好助手

  先来看“大连光源”真身

中国又一项“世界之最”诞生了,是研究雾霾形成的“利器”
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  “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?

  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。”

  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。

  强势插入的小课堂:啥是皮秒、飞秒?

  你造吗?秒下面还有毫秒、微秒、纳秒、皮秒、飞秒
上个课又耗费了本编好___飞秒(请自行填空!不是本编算不清楚,只是考验你们学会了不(^))。
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  上个课又耗费了本编好___飞秒(请自行填空!不是本编算不清楚,只是考验你们学会了不(^))。

  杨学明说,这样的过程我们真正理解了之后,我们才能够设计更好的过程,来解决这些过程中存在的一些问题。

分子结构图
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分子结构图

  “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”。


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