日本谋求超速科技领域的霸主地位
【英国《新科学家》周刊3月18日一期文章】题:现在你明白了吧……
日本将推出一个重大项目:要成为瞬间科学的世界领袖。政府相信,控制毫微微秒(Femtosecond)表上的事件的能力对于通信和计算机业将具有深远的影响。
毫微微秒本身是一个转瞬即逝的短暂时间——十亿分之一秒的百万分之一。这是一个原子键在反应期间破裂的时间和单个原子在栅格中振动的时间。如果时间放慢从而这样的事件持续一秒的话,那么世界百米短跑记录——10秒以下——将相当于3.2亿年。直到最近,甚至都不可能测定这些事件的确切时间。现在科学家说,他们不仅能测出这些事件的时间,而且能用毫微微秒激光脉冲控制它们。
关于毫微微秒现象的大部分工作一向是欧洲和美国大学进行的学术研究。现在日本想要参加进来。
毫微微秒技术产生于1982年,当时由查尔斯·尚克领导的一个小组在新泽西州的美国电话电报公司展示了从一个染料激光器产生持续了100毫微微秒的脉冲的简单方法。实际上,尚克小组已制造出一台超速频闪仪,它就像照相机闪光可以把飞速的子弹运动定格一样,可以用来把毫微微秒现象——诸如各个原子和分子之间的反应——定格。
麻省理工学院的化学家泽韦尔率先使用了毫微微秒激光来观察化学链的构成和破裂。他的方法是向一个离析出的分子迅速连续发射两次光脉冲。第一次脉冲把这个分子分裂成构成它的部分。几毫微微秒之后,第二次脉冲被这些构成部分吸收,接着以特定的光谱被重新发射出,这种光谱可以被分析来确定存在哪些副产品。
化学家们现在可能有能力控制分子彼此反应的方式。据菲利普·福谢说,有可能使用激光控制在反应中的适当步骤,从而迫使它产生更多的某种副产品。福谢是一位电器工程师,他在纽约州罗切斯特大学领导一个小组从事超速现象的研究工作。他说,这个方法甚至可以用来制造崭新的化合物,而且这些想法在过去5年中已经引起人们对毫微微化学的兴趣。随着可以产生毫微微秒脉冲的更便宜、更小、更容易操作的激光器的发明,人们这种兴趣增加了。在1991年,麻省理工学院和圣安德鲁大学的科学家小组表明,由掺杂有钛的蓝宝石制造的固态激光器可以用来产生毫微微秒脉冲,而且不必使用需要受过高等训练的人员来操作的复杂的染料激光器。
在日本,毫微微技术已经用来试验半导体器件。日本的滨松光电子器件公司已经研制出用毫微微秒脉冲运行的电—光采样器,它可以对集成电路进行试验。
其他许多技术将只能在遥远的未来产生商业上的利益,这就是西方研究人员难以获得研究毫微微秒技术资金的原因。
这种情况使得富有的日本人相信,他们可以在毫微微秒领域中发挥重要作用。然而,目前甚至日本大的实验室也落在西方同行的后面。日本已经产生出的最短的脉冲是20毫微微秒,美国4年前就达到了这个数字,当前由贝尔实验室保持的纪录为6毫微微秒。

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