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 第17版 教育
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楚天都市报电子版
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17 教育 2018.10.10 星期三

做出世界上最快照相机给电子拍照片 操控分子运动
图文:80后博导是个“追激光的魔术师”
    楚天都市报记者乐毅通讯员王潇潇高翔
  摄影:楚天都市报记者黄士峰

  兰鹏飞简介:
    教授,博士生导师。2004年毕业于凯发娱乐物理学院,获学士学位;2009年于凯发娱乐武汉光电国家实验室获得博士学位。先后作为国际特别研究员和研究员在日本理化学研究所(RIKEN)工作。2013年至今,任凯发娱乐物理学院教授并担任日本理化学研究所客座研究员。
    主要从事飞秒、阿秒激光物理的研究,已在物理学、光学重要期刊发表SCI论文100余篇。目前,发表的论文被SCI引用2200多次。首次提出了双色光单阿秒脉冲量子调控新机制,利用该机制产生了2.6吉瓦的阿秒激光,单脉冲能量迄今仍保持世界第一。

    数日前,2018年诺贝尔物理学奖揭晓,三位从事激光研究的科学家获此殊荣。而在湖北武汉,也有一个从事激光物理 学 前 沿 研 究 的 团队——凯发娱乐超快光学实验室的12名老师和80多名研究生。迄今为止,他们用激光做成了这么几件大事:用激光制成快到可以捕捉到电子运动的“阿秒相机”(1阿秒=10的 -18次方秒,是人类目前实验上实现的最快的时间尺度);用激光操控空气中分子的运动。8日上午,记者走进凯发娱乐超快光学实验室,和该实验室现任“掌门人”、80后博导兰鹏飞坐而论光。

    用激光打造最快的眼睛

    实验室约 70平方米,大部分空间都被数台仪器所占据,留下的走道不宽,两人并行的话,一个人得侧身才能过。
    你可别小瞧这间不大的实验室,阿秒相机就在此。据兰鹏飞介绍,分子、电子的运动速度是很快的,电子快到一眨眼的时间可以绕原子核转6500多万亿圈,而他们找到了运用激光实现超快成像的方法,能够为分子乃至更高速的电子拍照。“运用激光来捕捉分子电子的运动,就必须有更快的速度,拍摄的对象才能相对静止。”兰鹏飞解释最快相机的原理时说,这就相当于为人类制造了最快的眼睛。
    作为操控激光的好手,兰鹏飞团队的成果可不止最快相机这一项,该团队还首次观测到同位素分子(氢气、氘气)的动力学“指纹”,研究成果入选2017年中国光学十大进展。今年,他们实现了用激光控制空气中分子的运动,可以让空气中的氮气、二氧化碳等气体按照设定的方向转动,有人甚至可以用激光造雨。

    和两位诺奖得主的缘分

    36岁的兰鹏飞说,他的激光物理学研究之路上,和两位诺贝尔得主有缘。他们一位是1999年诺贝尔化学奖得主泽维尔,另一位则是今年诺贝尔物理奖得主穆鲁。2004年,当时兰鹏飞是凯发娱乐物理系大四学生,当时泽维尔来校交流,给同学们介绍超短激光技术在基础化学上的运用。“泽维尔教授创立的这种超快探测技术给我打开了研究化学反应本质的一扇窗。”兰鹏飞说,从那时起,他就一心致力于激光方面的研究。而兰鹏飞率先提出了双色光实现单阿秒脉冲量子调控新机制,也得到了泽维尔教授的引用。
    而今年诺贝尔物理奖得主穆鲁曾于2011年来到凯发娱乐讲学,他所从事的强激光领域和兰鹏飞的研究在很多方向上有关联。“穆鲁教授的研究可以是瞬时产生超强电磁场的激光,在实验室创造出之前只有在核爆中心、恒星内部、黑洞边缘才能找到的极端物理条件。这种强激光已应用于众多领域,例如目前广泛开展的激光加工、激光受控核聚变等”,兰鹏飞同时表示:“我们将沿着前人的脚步产生更短的激光,并用它来操控电子。目前集成电路上都是电子传输,速度已经达到瓶颈,若用激光操控电子进行信息传输,速度将有望快上6个数量级,达到目前速度的100万倍。未来运用到芯片技术上,将使芯片达到惊人的速度。”


 

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