中國成功研制世界最亮極紫外光源 可研究霧霾形成過程

央廣網北京1月17日消息(記者 潘毅 張四清) 據中國之聲《新聞縱橫》報道，近些年，霧霾一直是困擾我國大部分地區的難題。很多人都在追問霧霾到底是怎么形成的。如今，這個問題就可以通過我國又一重大科技突破——“大連光源”解決。

近日，世界上最亮的極紫外光源、由我國自行研制的總長100米的自由電子激光裝置——“大連光源”發出了世界上最強的極紫外自由電子激光脈沖，它就像一臺高速攝像機，給這大千世界拍攝“慢動作”電影。那么，它到底是怎么觀測到霧霾的形成過程的呢？又會給我們的生活帶來什么改變呢？

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

大連化學物理研究所副所長、中國科學院院士楊學明介紹，如果用這種光源，我們可以更好地來研究很多過程，包括分子聚集的過程，大氣里霧霾產生的過程實際上就是一個分子聚集的過程。

在科學研究、先進技術、國防科技發展中，自由電子激光都有著重要的應用前景，在前沿科學研究中也發揮著越來越重要的作用，特別是近十年來，自由電子激光技術的發展和突破為探索未知物質世界、發現新科學規律、實現技術變革提供了前所未有的研究工具。

楊學明舉例說，“比如說，在我們所里我們做很多催化的過程研究，我們可以利用這個光源來探索催化過程，可以更清楚地了解這些催化過程里產生了哪些中間過程，這個過程到底是怎么樣發生的。這樣有助于我們未來設計更好的催化劑。

“大連光源”是我國第一臺大型自由電子激光科學研究用戶裝置，是當今世界上唯一運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，二是發出亮光的時間短。楊學明表示，這正是它能夠發揮作用的關鍵，“一個光源亮的話，可以讓我們對很多物質世界包括微觀世界看得更清楚，亮光時間短可以看很多非常快的過程，包括很多飛秒皮秒的過程，比如說像白熾燈、手電筒，我們看不到時間的變化，光的亮度跟時間的超短，對我們這個裝置來說是非常之重要的，對未來科學研究來講也是非常重要的。”

我們常說“一眨眼的功夫”，如果把眨一下眼的時間定義為一秒的話，那么1飛秒只有1秒的一千萬億分之一，而1皮秒只有一萬億分之一秒。楊學明解釋說，這個裝置發出的光源，就相當于照相機里一個很快的快門，通過連續的拍攝，來呈現這個超快的物理過程和化學反應的動態過程。“我們這個世界實質上是一個動態的世界，無論是化學反應也好，物理過程也好，很多都是在動態變化的，所以我們在理解這個世界時，我們不能只看照片，我們要理解這個動態的過程，而且要看得越清楚，越好，需要很亮的光源，很短的脈沖光源，來看這些物理化學生物大氣一些過程。”

對此，中國科學院上海應用物理研究所所長趙振堂進一步解釋說，“形象的說，它可以使我們的科學家給分子運動拍電影，這樣科學家就可以掌握整個物質內部結構規律，一定能夠把整個過程給反映出來，否則慢了話只能看到一開頭和一個結束階段，你就不知道中間到底發生了什么，要想應用好的話必須要知道中間是怎么變化過來的。”

據了解，“大連光源”投入使用后，將面向全世界的科學家開放，共同探索物質世界的奧秘。趙振堂指出，我國率先建成這一先進光源意義非凡，“掌握規律之后可以為今后科技的發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重要基礎。因而也就成為了各國科技競爭要搶占的山頭。”

中國科學院副院長王恩哥表示，極紫外電子激光裝置也就是“大連光源”的建設，是中國科學院乃至我國的又一項具有極高顯示度的重大科技成果，裝置中90%的設備均由我國研發，標志著我國在這一領域占據了世界領先地位，為我國未來發展更新一代的高重復頻率極紫外自由電子激光打下了堅實的基礎。“大連光源”的建成出光，成為我國大科學工程的又一成功范例，也必將大大促進我國在能源、化學、物理、生物、材料、大氣霧霾、光刻等多個重要領域研究水平的提升，為我國的科技事業注入新的活力。