두 번째 레이저: 미친 전자 사진 촬영을 위한 제품

우리 주변의 거시적 세계를 관찰하기 위해 빛을 사용하는 것처럼, 아원자 세계를 조사하기 위해 빛을 사용할 수도 있습니다. 그러나 한 가지 원칙을 준수해야 합니다. 모든 측정은 연구 중인 시스템이 크게 변경되는 데 필요한 시간보다 빨라야 합니다. 그렇지 않으면 모호한 결과만 얻을 수 있습니다.
분자 내에서 원자는 펨토초(1조분의 1초, 10^-15초)의 시간 단위로 움직이며, 그 위치와 에너지는 1~수백 아토초 단위로 변화하며, 그 움직임을 측정하기 위해 펨토초 기술은 " 도움이 안 돼요.
아토초는 얼마나 짧은가요? 1아토초는 10^-18초, 즉 10억분의 1초입니다. 1아토초는 우주나이(138억년)의 1초에 해당한다. 방의 한쪽에서 반대쪽 벽으로 이동하는 빛의 광선은 100억 초각이 걸립니다.
아토초 펄스의 "실제 생활"
아토초 규모의 광 펄스를 어떻게 얻습니까? 이론적으로 여러 파장의 단파장 레이저 펄스를 결합하면 더 짧은 광 펄스를 생성할 수 있습니다.
중국과학원 물리학연구소 연구원인 Wei Zhiyi는 과학기술일보 기자에게 다음과 같이 설명했습니다. "새로운 파장을 생성하려면 펨토초 레이저 드라이브가 필요할 뿐만 아니라 가스에 초점을 맞춰야 합니다. 소위 고조파를 생성하기 위한 빛과 가스 원자의 상호 작용, 고조파는 구동 레이저의 한 주기이며, 파동의 두 주기가 생성됩니다."
1987년에 Lhuillier와 동료들은 적외선 레이저 빔을 불활성 가스에 집중시켰고 생성된 고조파가 이전에 단파장 레이저 드라이브로 생성된 것보다 더 많고 더 강하며 관찰된 많은 고조파가 비슷한 광 강도를 가짐을 발견했습니다.
추가 연구에 따르면 적절한 상황에서 고조파가 중첩되어 자외선 대역에서 일련의 레이저 펄스가 생성되며 각 펄스의 길이는 수백 아토초에 불과합니다.
2001년 프랑스의 Agostini와 그의 동료들은 단 250arsec 동안 지속되는 일련의 펄스 열차를 생성하는 데 성공했습니다. Ferenc Krauss와 오스트리아의 그의 파트너는 다른 방향으로 나아갔습니다. 650초 동안 지속되는 단일 절연 광 펄스를 분리하고 이를 사용하여 원자에서 전자를 "당겨내는" 과정을 추적하고 연구했습니다.
"10년 넘게 연구자들이 대표하는 이 세 명의 과학자들의 독창성과 끊임없는 노력으로 과학이 아토초 시대로 초고속으로 진입할 수 있었던 것입니다." 웨이즈이가 말했다.
다양한 분야에서 유망한 '실력을 보여주세요'
작은 벌새는 초당 80번의 날개짓을 할 수 있는데, 인간의 눈으로는 볼 수 없지만 고속 카메라를 사용하면 명확한 행동 프레임으로 포착할 수 있습니다.
"두 번째 광 펄스는 바로 '고속 카메라'의 미세한 물질 세계에 대한 연구이며 관찰을 위해 프레임된 전자의 '분노'가 될 수 있습니다." Wei Zhiyi는 "이렇게 짧은 시간(아토초)에서 전자를 연구하고 이해하면 초고속 전자 장치의 급속한 발전이 촉진되어 언젠가는 더 강력한 컴퓨터 칩이 탄생할 수 있을 것으로 기대됩니다. 또한 이를 통해 분자를 구별할 수도 있습니다. 전자적 특성을 기반으로 신속하고 정확한 질병 진단에 활용하는 것입니다."
Wei Zhiyi에 따르면 현재 위의 국제 연구팀 외에도 미국, 캐나다, 이탈리아, 스위스, 일본, 한국 및 기타 국가의 여러 연구팀도 세대에 대한 연구를 수행하고 있습니다. 아토초 펄스와 물리학, 화학, 생물학 등 다양한 분야에서의 응용 분야.
"예를 들어, 미국 센트럴 플로리다 대학의 Chang Zenghu 교수 팀은 2012년과 2017년에 두 번에 걸쳐 가장 짧은 아토초 펄스에 대한 세계 기록을 세웠고, 스위스 연방 연구소에서 만든 43-아토초 펄스 2017년 기술 부문은 현재까지 최단 기간 세계 기록을 보유하고 있으며, 특히 유럽연합(EU)은 헝가리에 아토초 레이저를 주성분으로 하는 극광시설(ELI-ALPS)을 건설해 다양한 분야의 과학자들에게 아토초 과학 연구를 수행합니다." Wei Zhiyi는 아토초 분야의 결과를 계산합니다.
아토초 광 펄스에 대한 연구도 중국 과학자들에 의해 널리 강조되어 왔습니다. 중국과학원 물리연구소, 상하이광역학연구소, 시안광역학연구소, 북경대학, 화둥사범대학, 국립국방기술대학, 화중과학기술대학 등 단위에서 담당하고 있습니다. 아토초 과학 분야의 연구를 진행하고 있습니다. 2013년, Wei Zhiyi의 그룹은 중국에서 처음으로 160아토초의 고립된 아토초 펄스를 생성 및 측정했으며 현재 더 짧은 펄스 폭, 더 높은 에너지 및 더 높은 반복 주파수를 향해 더욱 발전하고 있으며 이는 중국 과학자들에게 기회를 제공할 것입니다. 자체 아토초 레이저를 개발합니다. 단말 장비와 결합하여 응집 물질 물리학, 원자 및 분자 물리학, 화학, 생물 의학, 정보 및 에너지 분야에서 아토초 레이저 연구를 위한 국제 선도적인 플랫폼과 시설을 제공합니다.