极紫外光源

高密紫外光源在信息存储、显微仪器和化学分析方面具有广泛应用前景　　据美国物理学家组织网11月29日报道，现有的紫外光源功率较低，笨重且昂贵，美国密歇根大学研究人员开发出一种更加智能化的方法来制造高密紫外光源，而且耗能更少，在信息存储、显微仪器和化学分析方面具有广泛应用前景。该研究发表在最新出版的《光学快递》上。　　研究人员改进了一种光学共振器，能将廉价的电信红外光变成高能紫外激光束。该共振器是一种毫米级的铌酸锂回音廊式共振器，内部制作成精密的结构并经过抛光使其表面变得极为光滑，当输入光束通过内部的共振线路后，就会获得能量。　　研究人员解释说，新型共振器是一种4倍频的激光发生器，能连续发射紫外光。在实验中，他们驱动电信红外光束与共振器结合，通过一个钻石棱镜能产生紫外、可见、近红外和红外四种光谱，并可通过多模光纤收集。　　“如果把激光从绿变蓝，它的效率就会下降，要是变成紫外激光就更困难。这一法则最先由爱因斯坦提出来，用以解释为何绿色激光指示器中包含的不全是绿色激光，它其实是把一种红色激光的波长一分为二变成了绿色激光。”领导该研究的密歇根大学电力工程与计算机科学系副教授莫纳加洛希说，“我们优化了光学共振器的结构，能在更宽光波范围获得更多能量，用小功率的红外光制出了低成本而且波长可调的紫外光源。”　　加洛希还指出，紫外光源在化学探测、高清医学成像、高精集成线路印刷以及扩展计算机内存方面有广泛应用。但目标波长越短，生成激光就越困难，效率也会更低。倍频转化就像把一个喇叭的音量调高，得到一种新频率的声音。新技术驱动光束通过非线性介质，能生成光分支并使其加倍，获得的紫外光频率和能量是原来输入光束的4倍，波长是原来的1/4。

中科院条件保障与财务局组织验收专家组听取了项目总体报告和三个核心成员报告，了解了财务审查情况，现场查看了项目典型成果，经质询讨论，一致认为：项目团队完成了项目实施方案规定的全部任务，达到了项目预期目标，成果显著，同意通过验收。专家一致建议持续支持。　　该项目执行期为2019至2021年。经过三年时间，项目组突破了基于常温加速器的极紫外自由电子激光双脉冲运行模式关键技术，发展了面向未来的基于超导加速器的高重频极紫外自由电子激光关键技术，开辟了独特的质量选择中性团簇的红外光谱关键技术，有效填补了国内和国际空白，使我国在新一代光源的研发和技术领域处于国际先进行列。项目组基于极紫外光源技术，发展了国际领先的实验技术，结合精确的理论计算在原子、分子、量子态分辨水平上揭示了气相、团簇、催化、表面等能源基础领域重要化学过程的基本动力学规律，取得了多项重要成果，为大气雾霾、表界面催化、光催化、星际化学等领域提供了坚实的科技支撑和创新策略。　　该项目形成了一支具有国际先进研发能力的极紫外光源技术团队，积累了自由电子激光技术，大型科学装置，先进实验站的设计、建设、运营、维护的丰富经验，同时也掌握了基于极紫外光源的气相、团簇、催化、表面等领域的基础科学知识、实验技术以及理论计算方法，取得了丰富的科研成果。

一个人如果对一个方向没有兴趣，就很难真正在科学研究上有很好的发展，兴趣是从事科学研究工作的内在推动力。杨学明中国科学院院士、南方科技大学理学院院长“基于可调极紫外相干光源的综合实验研究装置”（以下简称大连相干光源）项目近期传来好消息——分子反应动力学国家重点实验室、大连光源科学研究室研究员江凌和中国科学院院士杨学明团队与清华大学教授李隽研究组合作，利用自主研制的基于大连相干光源的中性团簇红外光谱实验方法，在类冰中性水团簇七聚体中发现了多个棱柱状和笼状结构，为揭开液态水至微冰的氢键网络演化机制提供了新的思路。对领导该装置研发建设的杨学明来说，团队成员的重要发现值得庆贺，大连相干光源持续产出重量级成果更令人兴奋。作为分子反应动力学国家重点实验室主任，杨学明几十年来遨游于钟爱的学术世界，在国际分子反应动力学领域取得系列重大成果，提升了我国在该领域的国际地位。更让杨学明感到自豪的是，他推动和主导了诸多原创科研仪器的设计研发工作，极大地提升了我国科研仪器的水平。“我是个很幸运的人，一辈子都在做自己特别喜欢的事，而且这些事多少为国家作了些贡献。”杨学明感慨道。从零开始，回国入职大连化物所杨学明学术生涯的转折点出现在2001年。此前，在美国加州大学圣巴巴拉分校获得博士学位后，杨学明在美国普林斯顿大学和加州大学伯克利分校从事了几年博士后工作，而后应诺贝尔化学奖获得者李远哲的邀请，赴台湾原子与分子科学研究所工作，从副研究员干到终身研究员，一待就是6年。2001年，杨学明到中国科学院大连化学物理研究所（以下简称中科院大连化物所）访问。回到攻读硕士学位的母校，杨学明感慨万千，他那颗想要回国干一番事业的心更加炽热。彼时，因出色的学术成绩，杨学明已蜚声业内。正在外地出差的、时任中科院大连化物所所长包信和得知他造访的消息，第一时间拨通了他的电话，询问他是否有兴趣到所里工作。杨学明欣然接受了邀请。而这一声应允，意味着一切要从头开始。原本蒸蒸日上的科研事业要中断，辛苦研制的科学仪器无法搬迁随行，还要从零开始组建科研团队… … 杨学明深知，已过不惑之年的他将要面临怎样的艰辛。但他依然很坚定。回国后，杨学明担任了中科院大连化物所分子反应动力学国家重点实验室主任。中科院大连化物所为其开辟了“绿色通道”，拨给杨学明1000万元启动经费，并尽可能地为其提供自由而优越的科研环境。入职后，杨学明的第一项工作是研究氟加氢反应共振态。“氟氢体系是化学激光领域最重要的研究内容之一。”杨学明说，幸运的是，他很快在这一领域取得了一系列重要成果。由杨学明领导完成的研究工作，连续两年入选“中国十大科技进展”。短短几年，他所带领的团队就成为化学反应“共振态”领域国际知名的研究团队，而分子反应动力学国家重点实验室也成了国际上在这一领域具有重要影响力的研究基地。回首过往，杨学明动情地说：“没有什么比自己的成果给国家科研带来价值更重要。”站位高远，领导研发高端科研仪器除了产出系列重磅成果，让杨学明更骄傲的，是一件件自主设计研发的科研仪器。这些仪器是杨学明驰骋学术战场最有力的“武器”，是他与钟爱的化学世界对话的工具。过去20多年，正是利用自行研制和原创的国际领先的科学仪器，杨学明在化学反应动力学研究方面取得了备受瞩目的研究成果。“我的工作就是用实验物理的方法来研究化学反应，而研究工作的水平取决于实验思路的设计及特殊仪器设备的研制。”杨学明说，“在当代绝大多数科学领域中，先进科学仪器都发挥着非常重要的作用，科学仪器也是国家科技硬实力水平的重要体现。”杨学明领导研发的总预算达1.4亿元的国家重大科研仪器设备专项——大连相干光源已于2018年通过验收。这是我国第一台大型自由电子激光用户装置，也是全球唯一运行在极紫外波段的自由电子激光装置，是世界上最亮的极紫外光源。极紫外光源是对分子进行激发和软电离最有效的光源，有助于科学家在原子分子水平上开展一系列重大科学问题研究。研制一个高亮度极紫外自由电子激光光源，是杨学明在加州大学伯克利分校做博士后研究时就有的一个梦想。“这也是我回中科院大连化物所最想做的事情之一。幸运的是，我得到了自然科学基金委的大力支持。这个梦想终于得以实现。”杨学明说，自然科学基金委在当年资助了体量相对较大的科研仪器设备研发，体现了其魄力和远见。利用这一先进光源，在已开展的实验研究中，科研人员取得了一系列重要研究成果。目前，杨学明正在积极推动我国新一代高重频自由电子激光装置的发展，努力推进深圳规划中能X射线自由电子激光和大连极紫外自由电子激光项目的建设，为科研工作者提供世界上最先进的极紫外和软X射线光源。和当年建设大连相干光源一样，杨学明深知，高重频X射线自由电子激光装置的建设也是一件非常难的事。“但是，我们就是想要做一些别人没做过的事情。”杨学明说。“过去几十年里，我们国家在很多技术领域取得了很大进步，但科研仪器研发的底子还是相对薄弱。科研领域许多方面受制于人，就是因为我们在高端科研仪器研发方面的实力不够。”作为全国人大代表，杨学明在不同场合为发展高端科研仪器鼓与呼。遵从兴趣，投身化学研究领域杨学明的研究内容是原子、分子级别的化学反应过程。原子、分子… … 这个微小却变幻无穷的世界让他着迷。和很多知名科学家从小就因各种机缘对科学产生浓厚兴趣不同，杨学明坦言，他直到进入大学后，才对科学有了初步的认识。“我上初中时虽然对化学很感兴趣，但那主要是因为遇到了一个好老师，与学科本身关系不大。”杨学明笑称。虽然大学学的是物理专业，但中学时对化学的浓厚兴趣，最终还是将杨学明带到化学的世界。“考研时，我极其坚定地选择了化学方向。”杨学明说，“一个人如果对一个方向没有兴趣，就很难真正在科学研究上有很好的发展，兴趣是从事科学研究工作的内在推动力。”人生没有白走的路。“大学物理专业背景，后来成为我在化学动力学研究上的优势。”杨学明说。个人经历让他深知做一个好老师的重要性，以及在科研范式发生重大变化的当下，推进学科交叉融合的紧迫性。2017年11月，杨学明有了一个新身份——南方科技大学理学院院长。“我非常有幸一直走在科学研究的最前沿，也特别兴奋有机会参与南方科技大学理学院的发展和建设，希望自己能够为国内的高等教育改革发展做些事情，特别是在学科交叉融合发展方面做些努力。”杨学明说。如今虽然事务繁杂，但杨学明依旧将至少一半的工作时间留给科研。“让我感到最快乐的，可能就是整天在实验室里面思考科学问题、与学生一起讨论。”杨学明说，“科研工作对我来说，就像南方人每餐都要吃米饭一样，一顿不吃就好像少了点什么。”