我國(guó)成功研制世界最亮極紫外光源 可研究霧霾形成過(guò)程

央廣網(wǎng)北京1月17日消息(記者潘毅 張四清)據(jù)中國(guó)之聲《新聞縱橫》報(bào)道，近些年，霧霾一直是困擾我國(guó)大部分地區(qū)的難題。很多人都在追問(wèn)霧霾到底是怎么形成的。如今，這個(gè)問(wèn)題就可以通過(guò)我國(guó)又一重大科技突破——“大連光源”解決。

近日，世界上最亮的極紫外光源、由我國(guó)自行研制的總長(zhǎng)100米的自由電子激光裝置——“大連光源”發(fā)出了世界上最強(qiáng)的極紫外自由電子激光脈沖，它就像一臺(tái)高速攝像機(jī)，給這大千世界拍攝“慢動(dòng)作”電影。那么，它到底是怎么觀測(cè)到霧霾的形成過(guò)程的呢？又會(huì)給我們的生活帶來(lái)什么改變呢？

臭氧層空洞的形成涉及到大氣上層臭氧分子的淬滅機(jī)制，霧霾的形成涉及到污染物分子聚集過(guò)程，這些現(xiàn)象本質(zhì)上都是原子和分子過(guò)程，但是，要控制或利用這些物理和化學(xué)過(guò)程，我們就需要在實(shí)驗(yàn)室里研究這些過(guò)程所涉及到的原子和分子的反應(yīng)機(jī)制，因此就需要精確并且高靈敏度地探測(cè)所涉及到原子和分子。極紫外波段自由電子激光，就是科學(xué)家探索物質(zhì)世界奧秘的最得心應(yīng)手的武器。

大連化學(xué)物理研究所副所長(zhǎng)、中國(guó)科學(xué)院院士楊學(xué)明介紹，如果用這種光源，我們可以更好地來(lái)研究很多過(guò)程，包括分子聚集的過(guò)程，大氣里霧霾產(chǎn)生的過(guò)程實(shí)際上就是一個(gè)分子聚集的過(guò)程。

在科學(xué)研究、先進(jìn)技術(shù)、國(guó)防科技發(fā)展中，自由電子激光都有著重要的應(yīng)用前景，在前沿科學(xué)研究中也發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，特別是近十年來(lái)，自由電子激光技術(shù)的發(fā)展和突破為探索未知物質(zhì)世界、發(fā)現(xiàn)新科學(xué)規(guī)律、實(shí)現(xiàn)技術(shù)變革提供了前所未有的研究工具。

楊學(xué)明舉例說(shuō)，“比如說(shuō)，在我們所里我們做很多催化的過(guò)程研究，我們可以利用這個(gè)光源來(lái)探索催化過(guò)程，可以更清楚地了解這些催化過(guò)程里產(chǎn)生了哪些中間過(guò)程，這個(gè)過(guò)程到底是怎么樣發(fā)生的。這樣有助于我們未來(lái)設(shè)計(jì)更好的催化劑。

“大連光源”是我國(guó)第一臺(tái)大型自由電子激光科學(xué)研究用戶裝置，是當(dāng)今世界上唯一運(yùn)行在極紫外波段的自由電子激光裝置，也是世界上最亮的極紫外光源。它身懷兩大絕技，一是亮，二是發(fā)出亮光的時(shí)間短。楊學(xué)明表示，這正是它能夠發(fā)揮作用的關(guān)鍵，“一個(gè)光源亮的話，可以讓我們對(duì)很多物質(zhì)世界包括微觀世界看得更清楚，亮光時(shí)間短可以看很多非常快的過(guò)程，包括很多飛秒皮秒的過(guò)程，比如說(shuō)像白熾燈、手電筒，我們看不到時(shí)間的變化，光的亮度跟時(shí)間的超短，對(duì)我們這個(gè)裝置來(lái)說(shuō)是非常之重要的，對(duì)未來(lái)科學(xué)研究來(lái)講也是非常重要的。”

我們常說(shuō)“一眨眼的功夫”，如果把眨一下眼的時(shí)間定義為一秒的話，那么1飛秒只有1秒的一千萬(wàn)億分之一，而1皮秒只有一萬(wàn)億分之一秒。楊學(xué)明解釋說(shuō)，這個(gè)裝置發(fā)出的光源，就相當(dāng)于照相機(jī)里一個(gè)很快的快門(mén)，通過(guò)連續(xù)的拍攝，來(lái)呈現(xiàn)這個(gè)超快的物理過(guò)程和化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程。“我們這個(gè)世界實(shí)質(zhì)上是一個(gè)動(dòng)態(tài)的世界，無(wú)論是化學(xué)反應(yīng)也好，物理過(guò)程也好，很多都是在動(dòng)態(tài)變化的，所以我們?cè)诶斫膺@個(gè)世界時(shí)，我們不能只看照片，我們要理解這個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程，而且要看得越清楚，越好，需要很亮的光源，很短的脈沖光源，來(lái)看這些物理化學(xué)生物大氣一些過(guò)程。”

對(duì)此，中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所所長(zhǎng)趙振堂進(jìn)一步解釋說(shuō)，“形象的說(shuō)，它可以使我們的科學(xué)家給分子運(yùn)動(dòng)拍電影，這樣科學(xué)家就可以掌握整個(gè)物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)規(guī)律，一定能夠把整個(gè)過(guò)程給反映出來(lái)，否則慢了話只能看到一開(kāi)頭和一個(gè)結(jié)束階段，你就不知道中間到底發(fā)生了什么，要想應(yīng)用好的話必須要知道中間是怎么變化過(guò)來(lái)的。”

據(jù)了解，“大連光源”投入使用后，將面向全世界的科學(xué)家開(kāi)放，共同探索物質(zhì)世界的奧秘。趙振堂指出，我國(guó)率先建成這一先進(jìn)光源意義非凡，“掌握規(guī)律之后可以為今后科技的發(fā)展提供更多的方式和辦法。這也就是在科技前沿取得突破的一個(gè)重要基礎(chǔ)。因而也就成為了各國(guó)科技競(jìng)爭(zhēng)要搶占的山頭。”

中國(guó)科學(xué)院副院長(zhǎng)王恩哥表示，極紫外電子激光裝置也就是“大連光源”的建設(shè)，是中國(guó)科學(xué)院乃至我國(guó)的又一項(xiàng)具有極高顯示度的重大科技成果，裝置中90%的設(shè)備均由我國(guó)研發(fā)，標(biāo)志著我國(guó)在這一領(lǐng)域占據(jù)了世界領(lǐng)先地位，為我國(guó)未來(lái)發(fā)展更新一代的高重復(fù)頻率極紫外自由電子激光打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。“大連光源”的建成出光，成為我國(guó)大科學(xué)工程的又一成功范例，也必將大大促進(jìn)我國(guó)在能源、化學(xué)、物理、生物、材料、大氣霧霾、光刻等多個(gè)重要領(lǐng)域研究水平的提升，為我國(guó)的科技事業(yè)注入新的活力。

[責(zé)任編輯：楊凡、方蕾]

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