捕捉1/1，000，000，000，000，000的瞬間

你想知道10-15秒瞬間會發生什麼嗎？

你想捕捉那個「神秘」瞬間嗎？

怎麼能做到？？？

別擔心

飛秒激光技術

助你實現願望

一滴小水滴從高處輕輕下落~

墜落到水面上

你是否只看到了下落的水滴

和它墜入水面引起的小小「波瀾」

但是你能看到下面的過程嗎？

（圖片來自網路）

在水面上跳躍起舞

接著破碎變小

如此反覆幾次

直至完全被水面吸收、消失

為什麼我們「看不到」

為什麼我們的肉眼無法捕捉到上面那樣的過程？

這是因為人類的眼睛有著視覺殘留的特性

什麼意思呢？

就是光對視網膜產生的視覺在光停止作用後

仍會保留一段時間的現象

這個時間大概是0.1秒

所以我們在生活中看到的所謂的「瞬間」

其實都是大於0.1秒的

再快的過程我們肉眼就觀察不到了！

關於「時間單位」的認知

你知道一個普通手機每秒能拍攝多少畫面嗎？

答案是——30幀

什麼意思呢？

就是一秒鐘內把三十幅圖片連起來形成動態視頻

目前

一般家用攝像機每秒最多能達到100幀

高速攝像機可以達到每秒1000-10000幀的速度記錄

有些軍方專用的高速攝像機

甚至可以達到1百萬-1千萬幀每秒

1千萬幀每秒？這是個什麼概念？？

就是1/10,000,000秒內就要記錄下一幅圖片

這已經是高速攝像機里的電子元器件所能達到的

最快速度了

夠快了嗎？

然而

在真實微觀的分子世界裡

分子的運動到底有多快呢？

實際分子運動的時間範圍可以達到皮秒

甚至飛秒數量級

最快可以到接近10個飛秒

飛秒是多快呢？

我們來看看下面這張圖~

1飛秒就是把一秒分成1千份

再分

再分

連續分5次

分成1,000,000,000,000,000份

其中的一份就是1飛秒

我們換算成距離看看

也許會有更直接的認識

我們都知道光1秒鐘傳播的距離是30萬千米

而1飛秒傳播的距離只有。。。300納米

要給這麼快的動態過程拍動畫視頻

把它真實地記錄下來

用常規方法是做不到的！

飛秒激光技術來幫忙

怎麼辦呢？

只有找到一種和分子運動差不多快的工具

我們才可以去追蹤分子運動的動態過程

科學家們找到了這樣一種技術

飛秒激光技術！！！

幫助我們實現了給分子運動拍「動畫」的願望

這個激光不是連續的

而是一個一個脈衝

什麼是脈衝呢？

指一個物理量在短持續時間內突變後

迅速回到其初始狀態的過程

這就像發射子彈一樣

每一發子彈就是一個脈衝

一個脈衝持續的時間可以很短

目前的技術

最快已經可以短到阿秒級

阿秒可是比飛秒還要短的10-18秒

而每發射一個脈衝

就如同按動了一下相機的快門

並且這種快門具有飛秒量級的時間分辨

這樣我們就有了一個足夠快的快門

可以在飛秒的時間尺度上記錄下一張照片

能夠把分子變化時那一瞬間的「故事」記錄下來

再把一張一張照片連起來

這樣就實現給分子運動拍攝實時動畫的願望了！

飛秒技術已經應用於大氣化學、環境化學、

星際化學等方向

同時，可以觀測多肽和蛋白的瞬間結構變化

有助於我們更清楚地認識生命中的化學反應

同時對能源的開發與轉化有極其重要的推動作用

來源：中國科學院大連化學物理研究所

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