首届全国原子分子与光学青年科学论坛
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原子和分子的光谱学在自然界中,光是一种广泛存在的现象,并且它在物理学、化学和天文学等领域具有非常大的重要性。
当光与物质相互作用时,产生的变化可以通过光谱学进行研究。
在光谱学中,原子和分子是最主要的研究对象。
原子和分子的光谱学是关于分析和解释其光谱的研究领域。
本文将介绍原子和分子的光谱学及其应用。
原子的光谱学原子结构是光谱学研究的基础。
原子由原子核和电子组成。
原子核由质子和中子组成,而电子则围绕原子核旋转。
当电子受到某种激发或能量作用时,可以从低能级跃迁到高能级,从而吸收一定频率的光子。
当电子从高能级回到低能级时,会放出一定频率的光子,这就是原子的光谱。
原子的光谱分为发射光谱和吸收光谱。
发射光谱是指原子受激后产生亮线的现象,而吸收光谱则是指原子从一个能级吸收只有特定波长的光子的现象。
原子的光谱研究可以帮助了解原子的结构和性质。
光谱学家可以通过检测发射或吸收光谱来判断特定原子的存在,从而进行元素分析工作。
在实验室中,利用原子光谱技术可以进行原子的定量分析和稳定同位素的测定。
分子光谱学分子光谱学是关于分子的光学性质的研究领域。
大多数分子都能够吸收或发射光谱。
分子的光谱可以分为电子光谱、振动光谱和旋转光谱。
电子光谱是研究分子电子结构及电子能级变化的光谱学分支。
分子经历电离或激发时,会出现吸收或发射电子光谱带。
振动光谱则是研究分子振动结构的光谱学分支。
当分子发生振动时,会吸收或散射一部分电磁辐射,这就是分子振动光谱。
振动光谱可以使光谱学家判断分子内部结构是否存在化学键或特定的化学基团,从而进行分子结构分析。
另一个分子光谱学分支是旋转光谱。
分子在空间中旋转时,会产生一些能量,根据这些能量就可以得到分子的旋转常数和惯量等数据,从而可以了解分子结构。
分子光谱学在化学和生命科学等领域具有广泛的应用。
例如,将分子光谱学用于生物体内分子结构的研究,能够对药物的研发和分析提供重要的帮助。
结语原子和分子的光谱学是一门庞大而复杂的科学领域,其重要性在自然科学中不能被低估。
金属纳米材料的应用与研究【前言】著名科学家费曼于1959年所作的《在底部还有很大空间》的演讲中,以“由下而上的方法”(bottom up) 出发,提出从单个分子甚至原子开始进行组装,以达到设计要求。
他说道,“至少依我看来,物理学的规律不排除一个原子一个原子地制造物品的可能性。
”并预言,“当我们对细微尺寸的物体加以控制的话,将极大得扩充我们获得物性的范围。
”[1]1974年,科学家唐尼古奇最早使用纳米技术一词描述精密机械加工。
1982年,科学家发明研究纳米的重要工具--扫描隧道显微镜,使人类首次在大气和常温下看见原子,为我们揭示一个可见的原子、分子世界,对纳米科技发展产生了积极促进作用。
1990年7月,第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩举办,标志着纳米科学技术的正式诞生。
【摘要】纳米技术是当今世界最有前途的决定性技术。
文章简要地概述了纳米技术,纳米材料的结构和特殊性质以及纳米纳米材料各方面的性能在实际中的应用,并展望了纳米材料的应用前景。
1.纳米科学和技术1.1 纳米科技的定义纳米科技是20世纪80年代末诞生并正在崛起的新科技,是一门在0.1~ 100 nm尺度空间内,研究电子、原子和分子运动规律和特性的高技术学科。
其涵义是人类在纳米尺寸(10-9--10-7m)范围内认识和改造自然,最终目标是通过直接操纵和安排原子、分子而创造特定功能的新物质。
纳米科技是现代物理学与先进工程技术相结合的基础上诞生的,是一门基础研究与应用研究紧密联系的新兴科学技术。
其中纳米材料是纳米科技的重要组成部分。
1.2 纳米科技的内容纳米科技主要包含:纳米物理学;纳米电子学;纳米材料学;纳米机械学;纳米生物学;纳米显微学;纳米计量学;纳米制造学……1.3 纳米科技的内涵第一:纳米科技不仅仅是纳米材料的问题。
目前科技界普遍公认的纳米科技的定义是:在纳米尺度上研究物质的特性和相互作用以及如何利用这些特性和相互作用的具有多学科交叉性质的科学和技术。
070203 原子与分子物理原子与分子物理是现代科学中发展最迅速、影响力最大的分支学科之一。
本专业与材料科学、信息科学子学、生物学和化学等其它学科密切相关,最容易形成交叉学科。
本专业的研究方向密切跟踪国际最前沿研包括:超快超强激光场与原子分子相互作用;分子结构与分子光谱学;分子反应动力学;立体化学动态学。
向包含当前几个热门研究课题:分子在飞秒强激光场中解离与电离;生物分子结构及性质;反应物和产物分与取向;量子波包动力学;发光材料的分子结构;分子电子学等等。
本专业硕士点有教授1人。
硕士点的挂靠单位为物理系原子与分子物理研究室。
排名学校名称等级1 清华大学A+2 四川大学 A3 吉林大学 A4 中国科学技术大学 A5 大连理工大学 A四川大学:http:/NewsSpecialDetailsInfo.aspx?SID=15289吉林大学:http:/NewsSpecialDetailsInfo.aspx?SID=5595中国科学技术大学:http:/NewsSpecialDetailsInfo.aspx?SID=6433大连理工大学:http:/NewsSpecialDetailsInfo.aspx?SID=4394有该专业的部分院校分数一览(A+、A、B+、B各选部分代表院校)。
2008年录取分数线:中国科学院--武汉物理与数学研究所-- 原子与分子物理河北大学--物理学院-- 原子与分子物理山西大学--物理电子工程学院-- 原子与分子物理山西师范大学--物理与信息工程学院-- 原子与分子物理山西师范大学--化学与材料科学学院-- 原子与分子物理大连理工大学--物理与光电工程学院-- 原子与分子物理东北大学--理学院-- 原子与分子物理辽宁大学--物理系-- 原子与分子物理辽宁师范大学--物理与电子技术学院-- 原子与分子物理吉林大学--原子与分子物理研究所-- 原子与分子物理长春理工大学--理学院-- 原子与分子物理哈尔滨工业大学--理学院-- 原子与分子物理中国科学技术大学--理学院-- 原子与分子物理复旦大学--现代物理所-- 原子与分子物理复旦大学--信息科学与工程学院-- 原子与分子物理哈尔滨师范大学--理化学院-- 原子与分子物理上海交通大学--理学院(物理系)-- 原子与分子物理安徽大学--物理与材料科学学院-- 原子与分子物理广西师范大学--物理与信息工程学院-- 原子与分子物理河南大学--物理与电子学院-- 原子与分子物理河南师范大学--物理与信息工程学院-- 原子与分子物理湖南师范大学--物理与信息科学学院-- 原子与分子物理湘潭大学--材料与光电物理学院-- 原子与分子物理中南大学--物理科学与技术学院(物理学院)-- 原子与分子物理鲁东大学--物理与电子工程学院-- 原子与分子物理曲阜师范大学--物理工程学院-- 原子与分子物理山东大学--物理与微电子学院-- 原子与分子物理山东师范大学--物理与电子科学学院-- 原子与分子物理四川大学--物理科学与技术学院-- 原子与分子物理四川大学--原子与分子物理研究所-- 原子与分子物理四川师范大学--电子工程学院-- 原子与分子物理重庆大学--数理学院-- 原子与分子物理兰州大学--核科学与技术学院-- 原子与分子物理西北师范大学--物理与电子工程学院-- 原子与分子物理陕西师范大学--物理学与信息技术学院-- 原子与分子物理西安交通大学--理学院-- 原子与分子物理华中师范大学--物理科学与技术学院-- 原子与分子物理南京航天航空大学--理学院-- 原子与分子物理浙江大学--理学院-- 原子与分子物理。
白春礼那段用奋斗串起的青春音符作者:孙聚成来源:《中华儿女》2009年第06期2009年5月14日上午,纪念中华全国青年联合会成立60周年座谈会在北京人民大会堂举行。
中科院常务副院长白春礼等5位不同时期、不同界别的全国青联委员在座谈会上发言。
白春礼的发言声情并茂,充满激情,使人感觉到他不停奔流的青春激情,使人又想起在青春岁月,白春礼用奋斗串起的那段激动人心的音符。
曾经是“兵团”的战士,顺利地考入中科院化学所,十年苦读,他站在了科技时代的前沿回首30年前,白春礼是戈壁滩黄河岸边的一名普通的生产建设兵团战士。
他在部队中身兼两职:卡车司机和文书。
部队4年的时光里,白春礼住在“干打垒”的泥土房;听着“苦不苦,一天二两土,今天不够明天补”的民谚;领每月5元的津贴;买几分钱半斤的全麦饼干改善生活;开着大卡车驰骋在茫茫大草原上……时代的艰难夺取了很多人对未来的美好向往,而白春礼发自于内心的追求和创造力,让他开始自学高中涉及的各门课程,知识成为他的精神源泉。
他感觉,那是离心中的自己越来越近的目标,开启的思想令眼前的景致焕然一新,似乎以前从来没有发现过。
这种思想上的超越给白春礼带来了一种说不清的安慰和信心。
1974年,经过全连战士三轮不记名投票评选和参加文化考试,21岁的白春礼满载部队的各项荣誉,作为“有实践经验的工农兵学员”成为北京大学的一名学生,来到了他神往的精神殿堂,开始了全新的生活。
他一如既往,用生命去追求一种更高的精神理念,让满腔的热情爆发出生命的火花。
1978年1月,白春礼以优异的成绩完成了大学课程的学习,被分配到中国科学院长春应用化学所工作,这里成为白春礼第一块成长的沃土,也从此开启了他的科研生涯。
“那时的中科院虽然正处于‘文革’后的低谷时期,但是中国科学院和这些尚处于受压抑状态的科学家们,在我心中依然占据着崇高的地位。
这里是中国科研领域令人仰止的高峰。
”怀着对前辈的崇敬,白春礼继续报考了中科院化学所研究生,师从北大教授唐有祺先生进一步深造。
理解原子与分子的光谱学光谱学是一门研究物质与辐射相互作用的科学,而原子与分子的光谱学则专注于研究原子和分子在光谱中的行为。
通过观察光谱,科学家可以了解原子和分子的结构、动力学以及它们之间的相互作用。
本文将详细探讨理解原子与分子的光谱学的重要性以及常见的光谱技术。
一、光谱学的定义与意义光谱学是一门研究电磁波与物质相互作用的学科。
它通过分析物质与辐射之间的相互作用,可以揭示出物质的性质、结构和组成。
光谱学的发展和应用带来了革命性的进展,并且在各个领域都具有重要意义。
其中,原子与分子的光谱学作为光谱学的重要分支,研究原子和分子在不同波长的光谱中的行为,为物质科学和化学提供了极其重要的信息。
二、原子与分子光谱学的基础知识1. 原子光谱学原子光谱学研究原子在光谱中的行为,提供了研究原子结构和原子荧光的重要手段。
原子光谱分为发射光谱和吸收光谱两种。
发射光谱是指当原子受到能量激发时,电子跃迁会伴随着特定波长的光的辐射。
这些特定波长的光线组成了发射光谱。
吸收光谱是指原子吸收特定波长的光线而发生能级跃迁。
吸收光谱是用于研究原子结构的重要手段,通过观察吸收光谱,可以确定原子中的能级分布和电子状态。
2. 分子光谱学分子光谱学研究分子在光谱中的行为,为研究分子的结构和分子之间的相互作用提供了重要的方法。
分子光谱学包括红外光谱、拉曼光谱和微波光谱等不同的光谱技术。
红外光谱是分子光谱学中的重要分支,它通过测量分子在红外波段吸收的辐射能量,揭示了分子中化学键的伸缩和弯曲振动状况,从而用于确定分子的结构和组成。
拉曼光谱则是通过测量分子在受到激发后散射的光的频移,获取分子内部结构和化学键振动信息的一种光谱技术。
微波光谱是通过测量分子在微波波段吸收的能量,得出分子旋转和整体运动的信息,从而推测分子的结构和转动状态。
三、应用原子与分子光谱学的领域原子与分子光谱学在多个领域都有广泛的应用,下面介绍其中几个重要的领域。
1. 化学分析光谱学在化学分析中有着广泛的应用。
项目名称:受限空间中光与超冷原子分子量子态的调控及其应用首席科学家:贾锁堂山西大学起止年限:2012.1至2016.8依托部门:山西省科技厅一、关键科学问题及研究内容拟解决的关键科学问题:超冷原子分子作为一种理想的介质已经被广泛用于物质与场的相互作用,原子/分子量子态是精密光谱、量子信息以及超高灵敏测量的重要量子资源。
为实现受限空间中光场与超冷原子分子相互作用所产生的新型量子态的操控与应用,拟解决的关键科学问题如下:1) 在超冷条件下,从单原子到原子系综的量子态(包括纠缠态、相干叠加态、自旋压缩态等)制备和操控的新原理、新方法。
中性原子的冷却及长时间的有效控制;偶极阱中单粒子的高效装载以及在特定环境(如微光学阱、微腔)中单粒子的外态和内态的控制;基于冷原子系综的自旋压缩态制备和应用及量子非破坏性测量;失谐偶极光阱,制备高密度超低温冷原子团;利用量子非破坏性测量并实现冷原子自旋压缩态、冷原子自旋压缩、量子Fisher信息及量子关联。
2) 受限空间中光与原子/分子相互作用(包括强耦合)的物理实现及其新奇量子效应。
微型光学阱和微光学腔的构建和控制的新方法;基于强耦合真空受激拉曼绝热输运过程的量子态的制备;耗散过程对量子态制备和操控的影响以及克服退相干的新途径;极化费米子超流体系、玻色-费米混合体系、组错晶格的相互作用与玻色体系等的新奇量子态; BCS-BEC渡越的物理机制。
3) 超冷极性分子量子气体的高效制备和分子量子态操控的新机制。
超冷极性分子及相干叠加态和纠缠态的制备;利用外场有效调控极性分子之间的偶极—偶极相互作用以及超冷极性分子与单光子的强耦合作用;实现高保真度的量子信息存储以及精密光谱测量。
4)精密光谱、量子计量、量子测量(包括量子非破坏性测量等)和量子信息中的新原理和新技术。
发展基于噪声微扰的新型精密光谱方法,进行原子系统中磁场的精密测量;基于光腔和电磁诱导透明(EIT)联合作用以及冷原子系综的自旋压缩态的制备,实现突破标准量子极限的精密测量,提高量子计量中参数估计的精度;进行超冷极性分子的超高分辨光谱测量,利用分子纠缠态实现量子逻辑门;利用受限空间中光与原子分子强耦合相互作用产生的新型量子态,实现原子的量子寄存、可控单光子源以及量子节点。
㊀㊀‘科学文化评论“第20卷第5期(2023):106-120学术沙龙中国激光冷却原子史的新解读基于档案、手稿等新史料钱逸涛㊀杨㊀凯摘㊀要㊀激光冷却原子是20世纪70年代国际原子物理界出现的一个新兴研究领域㊂中国科学家王育竹率先认识到冷原子物理具有革命性的研究前景,提出利用光频移效应实现激光冷却气体原子等新机制,并在20世纪80年代开展了一系列具有开拓性的实验工作㊂根据中国科学院上海光学精密机械研究所的档案㊁王育竹科研手稿等原始资料等,试重新解读中国激光冷却原子史,王育竹研究团队较早观察到了低于多普勒极限的新物理现象,但在后续实验验证工作的系统性㊁新理论框架的搭建上尚与斯坦福大学等研究团队存在差距㊂诺贝尔奖是各类条件下的综合性产物,以诺奖作为唯一评判标准忽视了在中国情境下科学研究的特殊性,新的科学评价标准需建立在长时段㊁综合性体系之上㊂关键词㊀激光冷却原子㊀王育竹㊀中国科学院上海光学精密机械研究所中图分类号㊀N092ʒO4文献标识码㊀A收稿日期:2023-09-25作者简介:钱逸涛,1999年生,安徽枞阳人,江苏科技大学科学技术史硕士研究生,研究方向为近现代中国科技史;杨凯,1985年生,浙江湖州人,江苏科技大学科学技术史研究所副教授,研究方向为近现代科技史㊂基金项目: 王育竹院士学术成长资料采集工程项目 (项目编号:CJGC2022-K-Z-SH02)㊂一 引言1997年10月15日,瑞典皇家科学院宣布该年度的诺贝尔物理学奖授予美601国物理学家朱棣文(Steven Chu)㊁威廉㊃菲利普斯(William D.Phillips)以及法国的科恩-塔诺季(Claude Cohen-Tannoudji)教授,以表彰他们在发展用激光冷却和捕获原子方法方面所做出的杰出贡献㊂消息传至国内,国家自然科学基金委及很多国内科学家发现激光冷却原子研究领域早有中国学者王育竹踏足㊂有学者认为: 王育竹提出的激光冷却气体的物理思想与现在使用的机制是一致的㊂ [1]而王育竹的研究成果也早早发表在1980年‘科学通报“第9期及1981年的‘激光“第8期上,因此不少科学家甚至媒体发声认为 中国科学家错失诺贝尔物理学奖 中国学者距离诺贝尔奖仅咫尺之遥 [2]㊂王育竹是否真的曾接近诺贝尔物理学奖?笔者在搜集史料的过程中发现了两份来自诺贝尔奖委员会的来信(图1),信件内容显示王育竹被邀请为1997年度㊁1998年度诺贝尔物理学奖提交提案,并为自己选定的获奖发明或发现给出推荐理由,这表明诺奖委员会早已注意到了王育竹的研究成果,并对其研究工作给予了充分认可㊂关于这段早期中国激光冷却原子史研究尚留有诸多疑点,尤其是其中有几个核心问题:中国科学家王育竹关于激光冷却原子的研究在时间上是否具有优图1.诺贝尔奖物理学奖委员会的来信①701钱逸涛㊀杨㊀凯㊀中国激光冷却原子史的新解读㊀①诺贝尔奖委员会来信,1997㊁1998年,具体月份不详,该信件原件由王育竹院士办公室提供㊂801㊀‘科学文化评论“第20卷第5期(2023)先性?其研究在同期同类成果中处于什么位置?王育竹研究成果是否真正达到了国际领先水准?没有获得诺贝尔物理学奖是否意味着中国科学家此前的努力付诸流水?这些问题尚未能从前人研究成果中得到清晰完整的正面解答㊂关于中国激光冷却原子史,主要来自当事人的回忆性文章:王育竹记述了开展激光冷却原子初步阶段时期的动力㊁物理思想以及开展的实验结果[3],王义遒记述了其在北京大学开展利用与原子束逆向行进的激光束减速原子束研究的经历[4]㊂此外,陈崇斌等曾基于部分访谈资料和文献简述了中国激光冷却原子研究的发展史,并将其中的经验教训归结为缺乏关键的实验设备㊁科研资金不到位等因素[5]㊂本文拟根据对当事人的访谈资料㊁王育竹论文手稿㊁中国科学院上海光学精密机械研究所(以下简称上海光机所)所藏档案等新史料重新解读这段历史,并以此求教于学界同仁㊂二 国际国内同期同类成果的对比早在20世纪60年代就有苏联科学家提出可以利用激光驻波限制原子的活动范围,从而达到 捕获原子 的效果[6]㊂但完整提出利用激光辐射压力来冷却气体原子的机制则是来自斯坦福大学的肖洛(A.L.Schawlow)教授和德国物理学家汉斯(T.W.Hansch),在他们1975年发表的文章当中明确将激光冷却原子的过程称为 多普勒机制 ,并通过理论推导㊁数值估算将该机制对应的极限温度称为多普勒极限(大约为240μk)[7]㊂1984 1987年间斯坦福大学的朱棣文及其同事通过多次实验验证了多普勒冷却机制,并在此过程中进一步发展了构成了新的磁光陷阱(Magneto-tptical trap,以下简称 MOT )技术,MOT技术进一步提高了冷却原子的密度,延长了观察时间,为后续激光冷却原子的实验工作提供了重要的技术手段[8,9]㊂汉斯㊁肖洛提出的多普勒冷却机制从提出到成功验证跨越了近10年时间,在此期间激光冷却原子研究虽然在国际上产生了一些反响,但影响范围有限,在中国开展激光冷却气体原子研究的单位更不多见,主要有上海光机所的王育竹的团队和北京大学的王义遒研究团队等,其中王育竹最早认识到了激光冷却原子这种新技术具有广泛的应用前景,据王育竹回忆:1978年我们在工厂完成了航天科学技术所需的科研任务后,重新回到了研究所,开始了科研工作㊂我们已经离开研究工作七年了,搞什么研究课题呢?国际上发展现状如何?在图书馆我查到了1975年汉斯和肖洛发表在光通讯上的文章,他们提出激光冷却气体原子的建议 这篇文章对我产生了巨大的吸引力 我决心投入到 激光冷却气体原子 研究中去,因而决定了我后半生的科研道路㊂[10]传统原子钟的性能受限于原子的热运动速度,若能有效减缓热原子的运动速度就能大幅提高原子钟的稳定度和精确度,这对原子钟技术的改进将是革命性的㊂基于此,王育竹在1977年就提出了利用积分球红移漫反射激光冷却气体原子,在一份王育竹亲写的手稿当中记录了他当时提出该机制的理论思想和初步推算(图2),其基本物理思路是当原子进入球型腔后,球内的红移漫发射激光与原子发生共振,原子受到共振光压的作用会不断减慢速度,从而达到冷却效果㊂但是这种新机制的实验条件十分严苛,比如要求实验中的光学系统是一个对原子束轴向对称的系统,球形腔内各方向传播的光强度均等㊂因此相关实验直到1992年才完成,并证明了该机制属于多普勒机制的范畴㊂图2.王育竹关于激光冷却原子束方案讨论手稿[11]多普勒冷却机制在1975年被提出后虽然在国际上经各研究小组反复验证,但随着大量新实验研究结果出现,科学家发现所谓多普勒极限是可以被突破的㊂比如王育竹在1979年提出的利用交流斯塔克效应(光频移效应)激光冷却原子,正是一个不同于多普勒冷却的新机制[12]㊂除此之外,王义遒研究团队也于20世纪80年代率先提出利用激光减速原子束频标的新方法[13]㊂这说明中国科学家是901钱逸涛㊀杨㊀凯㊀中国激光冷却原子史的新解读㊀在激光冷却原子研究领域尚不热门时就介入了该领域的研究中来,但对于前述核心问题如:国内研究成果同国外同类型研究成果相比到了哪一阶段?其物理思想落实到何种程度?发表时间上又是什么顺序?则需要进一步的梳理分析㊂笔者汇总了1975 1989年间国内外具有代表性的激光冷却原子领域学术成果(表1)㊂表1.1975—1989年间部分国内外激光冷却原子领域代表性学术成果表序号主要作者主要完成单位文章性质发表刊物发表时间1 A.Ashkin美国贝尔实验室实验结果Phys.Rev.Lett1970 2Haensch T等斯坦福大学理论构建mum19753 D.Wineland等美国国家标准与技术研究所理论构建Phys.Soc1978 4王育竹上海光机所提出假说科学通报1980 5王育竹上海光机所提出假说中国激光1981 6Steven Chu等斯坦福大学实验验证Phys.Rev.Lett19847W.D.Phillips等美国国家标准与技术研究所实验验证Progress in QuantumElectronics19848王义遒北京大学提出假说波谱学杂志1988 5Steven Chu等斯坦福大学实验验证mum1989 9Dalibard等巴黎高等师范学院理论构建J.opt.soc.am.b1989 1975 1985年间国外研究单位,特别是斯坦福大学物理系完成了科学研究中所必需的提出假设㊁形成理论㊁实验重复验证的闭环,其研究时间持续长,合作单位众多,包括位于美国新泽西州的贝尔实验室㊁巴黎高等师范学院等顶尖科研单位,激光冷却原子领域中重要技术名词如多普勒机制(The Doppler mechanism)㊁光学黏团(molasses)㊁MOT(Magneto-tptical trap)技术等名词都均是由斯坦福大学研究团队首次提出,并得到了学术共同体的广泛认可㊂再如美国国家标准与技术研究院(National Institute of Standards and Technology,简称NIST)激光冷却和捕获研究小组1991年以前就在Physical Review Letters㊁Nature㊁Sci-ence等顶尖刊物的发文数量累计已超过25篇㊂中国科学家王育竹㊁王义遒等人关注激光冷却原子这一新兴领域的时间并不比国外晚,甚至提出一些基本物理思想的时间比国外还早近10年,但支撑他们投入激光冷却原子研究的单位只局限于上海光机所㊁北京大学等少数几个单位,国内激光冷却研究单位从论文数011㊀‘科学文化评论“第20卷第5期(2023)量㊁论文发表的刊物级别㊁研究工作量来说和斯坦福大学等顶尖研究团队存在不小的差距㊂为进一步对比王育竹的激光冷却原子研究工作与国外同类成果,须将研究时段拉长,并且对研究内容及新物理现象的实验验证工作进行详细分析㊂三 提出突破多普勒极限的新机制1.理论设想一般认为王育竹提出的低于多普勒极限的新机制没有得到广泛关注有几个原因:(1)发表阵地,20世纪80年代的中国虽然已改革开放,但由于此前长期处于闭塞状态,导致中国科学家与国外学术界交流并不多,即使有一流的成果也难以被国际一流学者认可①,王育竹等人的早期成果又发表在中文期刊上,因此很难在国际学术界产生影响;(2)20世纪80年代国内对外学术交流渠道不通畅,获得顶尖专家的指导机会少[5]㊂不可否认这都是十分重要的客观因素,但将中国早期激光冷却研究工作没有获得足够影响力的原因完全归咎于以上两点,未免有以偏概全之嫌㊂因此笔者根据新发掘史料,对王育竹的早期激光冷却原子研究工作进行重新解读㊂1979年,正逢诺贝尔物理学奖得主肖洛(A.schawlow)访问上海光机所,访问期间王育竹向肖洛介绍了他关于激光冷却的物理思想,并将相关论文寄给肖洛审阅㊂肖洛归国后阅读了王育竹关于 利用交流斯坦克效应(光频移效应)激光冷却气体原子 一文后,他给王育竹写信说道: 这个思想是新的㊁合理的,表达是直接清晰的,建议迅速发表 ,来信原文如下:Dear Professor Wang :I must apologize for being so slow in answering your letter of February 12.Things have been very busy here and ,even now ,I have not been able to find the time to give your fascinating paper the careful study it deserves.The idea is novel and seems quite reasonable.The presentation seems clear and direct ,and as far as I can tell ,it would be appropriate to publish the paper in 111钱逸涛㊀杨㊀凯㊀中国激光冷却原子史的新解读㊀①笔者认为学界里流传的 1980年代中国学者缺少在国际一流学术刊物发表论文的机会 这一说法并不准确,该说法仅限于部分新兴研究领域,并不能推而广之㊂研究开启的时间早晚与后续研究工作的实际进展并无强关联关系,因此不能说是中国学者缺少在国际一流学术期刊发表论文的机会,而可能是还未到发表在国际一流学术刊物的时机㊂the form that you sent me.However,it would be nice if there were some quantita-tive estimates of possible laser powers and the corresponding cooline achiwvable. For instance,when we were preparing our paper,it appeared that available con-tinuous-wave lasers would produce only a little cooling unless a very large volume could be illuminated.Otherwise the atoms,moving at about100km per second, would move out of the illuminated regionbefore appreciable cooling would be a-chieved,But,even if you do not make any additions,I hope that your article will soon te submitted and publish.①来信中肖洛教授也指出现有研究存在的问题 对激光功率及其所对应可以实现的冷却效果缺乏定量化的研究,若原子以100km/s的速度逃出激光照射区域,将无法达到理想的冷却效果㊂此外,据王育竹回忆: 在1980年的国际激光会议上海分会场上,一位国外科学家也不认同交流斯塔克机制,认为在电容器中的原子,加上电压会使原子能级移动,无法冷却原子㊂ [14]虽然这个说法后面被证实有误,但从侧面反映1979年王育竹提出的新机制尚需要实验进一步验证,王育竹本人对此也有回应:(1)这两篇东西(指的是积分球冷却方案和交流斯塔克效应冷却方案)是在十三年前(1977年)开始搞激光冷却时写的东西㊂一篇在1979年成都光频标方案论证会上报告过,一篇未发表㊂由于当时尚无激光冷却方面的理论文章,所以我的两篇文章中没有系统的分析㊂(2)文章中提出了三种冷却方式的基本物理机制,即 利用积分球激光冷却原子束 非球面聚焦镜激光冷却 和 利用序列重复脉冲冷却原子束 它正是世界当前所谓的 Diffusion light cooling 和 White Light cooling 希望大家 把这两个基本思想做深入㊁做系统,做出有中国特色的冷却工作㊂②这证明王育竹在1979年提出的激光冷却新机制并非未被当时国际顶尖科学家注意,而其成果未能引起足够影响的原因可能在于其研究尚处于起步阶段,相关猜想或假设未经严谨的理论推导和数值估算,有效的实验验证工作也未能及时组织起来㊂作为一名严谨的实验物理学家,王育竹很清楚现有研究存在的不足,于是完成激光冷却原子方面的验证实验成为下一步研究工作中的重中之重㊂211㊀‘科学文化评论“第20卷第5期(2023)①②王育竹与肖洛教授的通信往来,1980年3月20日,存于中国科学院上海光机所王育竹办公室㊂王育竹科研说明手稿,1991年8月16日,存于中国科学院上海光机所王育竹办公室㊂2.实验验证1979年,王育竹赴日本东京大学短期交流,在东京大学分子光谱实验室,他与清水富士夫教授合作开展了多光束偏转钠原子束实验,实验方案如图3所示:通过特定实验装置使得激光入射方向垂直于原子束飞行方向,当激光频率与原子跃迁频率共振时,可以观察到偏转原子束的荧光在空间跳动,这显示了光压力的作用[3]㊂该实验结果证明了辐射光压用于激光冷却气体原子的可行性㊂%%图3.多光束偏转原子实验方案图图片来源:‘物理“2011年第7期第424页时隔多年,王育竹对在日本短暂的访问之旅仍记忆犹新,他回忆道: 这个实验结果(指在东京大学开展的多光束偏转原子实验)使我十分振奋㊂它证明了激光气体原子技术的可行性,这是世界上最早用激光观察到的光压力作用的实验结果之一! ①王育竹于1984年与同事在上海光机所组建成中国第一个激光冷却气体实验室(后改名中国科学院量子光学开放实验室),改进了传统原子束装置中探测束流强度的方法㊂利用照相机和一维二极管列阵组成一维荧光探测器,记录了原子束荧光的空间分布,获得了信噪比最佳的实验结果㊂还利用激光偏转原子束的方法第一次测量了热原子束的速度分布,从某种意义来说该项研究是1979年在东京大学实验工作的进一步延续和改进[15]㊂1987年,王育竹团队进行了钠原子束一维激光冷却实验,率先观察到了低于多普勒冷却极限的物理现象,与美国国家标准局(United States National Bureau 311钱逸涛㊀杨㊀凯㊀中国激光冷却原子史的新解读㊀①王育竹‘我的科研自述“,2012年2月,内部资料㊂of Standards,简称NBS)研究小组①成为了世界上最早观察到此现象的两个小组之一㊂其实验方案是使钠原子束垂直通过一维偏振激光驻波场,沿驻波场轴线进入直流磁场,用一维CCD照相机探测原子束荧光空间分布②㊂当调谐激光频率对原子共振的失谐量时,观察到了激光对原子束横向一线冷却和加热现象㊂在论文中王育竹总结了其研究工作:(1)该项研究是利用迟滞偶极力对原子束进行的一维准直实验研究;(2)获得了原子横向速度从50cm/s降低到15cm/s的结果,这相当于有效横向温度从350降低到33μk;(3)原子束的良好准直可以通过具有较大正偏谐的强驻波场来实现;(4)从原理上来说,使用一对垂直驻波场对原子束进行二维准直并不困难㊂[16]对于已取得的实验结果,王育竹最先投稿到‘物理评论快报“上,但评审专家认为文章理论与实验结果不符,因为当时国际上仅有两能级原子的冷却理论,但它不能解释低于多普勒冷却极限温度的实验结果㊂王育竹自述曾想利用 交流斯塔克效应激光冷却气体原子 来解释实验结果,但最终由于信心不足而放弃㊂而在此时美国标准与技术局㊁斯坦福大学研究团队也早早注意到该现象,在朱棣文1989年发表的论文中就明确提出两能级原子的能级的冷却理论并不适用钠㊁钙等原子,在他的研究当中综合使用了计算机程序模拟㊁数值求解㊁实验等多重方法和证据证明了低于多普勒极限现象的存在,从论文结论来看,王育竹等虽然观察到了反常物理现象的存在,但论文最终落点在对实验方法的改进和实验结果的观察上,没有对冷却温度过低这一反常实验结果继续探究,更遑论突破原有理论框架;而朱棣文等人成功的关键在于大胆否定了原多普勒理论中的两个假设(即原子的两能级性质和光场具有纯极化状态的假设),通过大量精确实验的测量,以及多种理论分析手段,发展出了一套与最终实验结果相适应的理论体系,这是完成亚多普勒冷却体系(Sub-Doppler)中的关键一步[17 19]㊂411㊀‘科学文化评论“第20卷第5期(2023)①②1988年8月,美国国家标准局(NBS)更名为美国国家标准与技术研究院(National Institute of Stand-ards and Technology,简称 NIST )㊂CCD即Charge coupled Device,中文全称 电荷耦合元件,是一种半导体器件,能够把光学影像转化为数字信号㊂四 站在国际学术舞台上在激光冷却气体原子的研究过程中,王育竹及上海光机所的研究工作受到了不少国际同行的关注,他多次代表上海光机所在国际激光光谱会议㊁国际量子电子会议(IQEC)(图4)①㊁国际量子学与激光科学会议(QELS)作学术报告,他被推选担任国际激光光谱会议指导委员会成员㊁1992年国际量子电子学会议(EQEC)的共主席,国际第十三次原子物理会议顾问(图4)②㊁国际物理联盟(IUPUP)量子电子专业委员会成员㊁德国马普学量子光学国际顾问委员会成员等多个重要学术职务㊂1999年他还成功当选了瑞典皇家工程科学院外籍院士和国际理论物理中心高级合作成员㊂图4.部分王育竹参与国际学术交流材料图1989 1990年间,王育竹受李政道先生邀请成为新成立的中国高等科学技术中心(CCAST)特别委员,他利用CCAST 的优越实验条件开展研究并获得中心的经费资助㊂但在1989年7月24日,王育竹收到到来自李政道先生的来信,来511钱逸涛㊀杨㊀凯㊀中国激光冷却原子史的新解读㊀①②IQEC 邀请函,1994年5月10日,原件由王育竹院士办公室提供㊂王育竹当选国际原子物理会议顾问书面通知书,1994年3月17日,原件由王育竹院士办公室提供㊂信称: 中心因受意大利政府对中国政府的制裁影响,所有新批示资金全被冻结㊂ ①因此王育竹预想开展的激光冷却实验也就只能作罢㊂对于王育竹与国外科学家的交往情况,现任中国科学院量子光学重点实验室主任刘亮表示: 在我与王先生(指王育竹)的长期交往当中发现王先生的工作得到了国外科学家的普遍尊敬,比如提出交流斯塔克效应的新机制就得到了国外同行的普遍认可,在同国外科学家特别是美国㊁法国㊁德国科学家的学术对话中,王先生能够十分自如㊁从容地介绍自己的工作,他们之间的交流基本都是平等愉快的㊂ ②1994年7月4日王育竹参加了澳大利亚举办的第六届亚太物理会议,参加会议的主要国家和地区包括美国㊁日本㊁新加坡㊁韩国,中国台湾地区㊁中国香港等,大会提交了600多篇论文,各类分会场口头报告达400多场,其中王育竹受邀在大会上作题为 原子光学中的激光冷却和准直原子束 的主题报告,参会学者中还有不少介绍了本国(或地区)量子光学研究发展情况㊂在这一次与国外量子光学领域学者的直接对话中,王育竹深深感受到了亚太地区与美国㊁法国等量子光学领域强国的差距,据王育竹回忆: 亚太地区在量子光学和原子光学的研究水平远不及美国㊁法国,但亚太地区从事中国领域研究的人在增多,研究工作涉及的面很广,其中日本㊁澳大利亚㊁中国的水平较高㊂ ③会议结束后王育竹还访问了澳大利亚昆士兰大学㊁澳大利亚国立大学㊁堪培拉大学等几所大学的物理系㊁信息科学系,并同澳大利亚的几位著名物理学家建立了友好联系㊂结束访问后,王育竹在归国报告中写到: 我国在量子光学和原子光学的研究早已开展,但进展缓慢㊂量子光学研究多为理论计算和理论分析,而这些理论工作都远离实际工作,也远离国际的发展前沿 激光控制原子运动的研究仅在上海光机所和北京大学进行㊂上海光机所已工作十年,在激光偏转原子束㊁亚泊松光子统计验证㊁原子束一维冷却做出了一些有意义的工作 而不能进行三维冷却工作㊂ ④这也从侧面证实了正是在高水平的国际学术交流中,王育竹认识到了20世纪80 90年代间中国激光冷却原子研究工作遇到的瓶颈 很多研究工作只能停留在理论计算㊁分析上,而理论推导㊁计算又与实验工作严①②③④原文为 as you may know,CCAST-World Laboratory funding originates from the Italian Government.Since the end of last month,economic sanctions have been imposed by Italy against China.As a result,the funds for all new CCAST appointments have been frozen ㊂魏荣研究员访谈刘亮研究员,2023年4月14日,上海光机所㊂王育竹参加第六届亚太物理会议纪要,1994年8月20日,内部资料㊂王育竹访问澳大利亚几所大学报告,1994年8月20日,内部资料㊂。
原子和分子的光学性质光学是研究光的传播、反射、折射、干涉、衍射等现象的科学。
而原子和分子作为物质的基本单位,也具有其独特的光学性质。
在这篇文章中,我们将探讨原子和分子的光学性质,包括吸收、发射、散射以及光的相互作用等方面。
首先,我们来谈谈原子和分子的吸收性质。
当光束通过物质时,原子和分子会吸收光的能量。
这是因为原子和分子具有能级结构,只有当入射光的能量与原子或分子的能级之差相等时,才会发生吸收。
这个现象被称为共振吸收。
吸收光的能量被用于激发原子或分子内部的电子跃迁,使其从低能级跃迁到高能级。
这种吸收现象在光谱学中得到了广泛应用,可以用于分析物质的组成和结构。
接下来,我们来讨论原子和分子的发射性质。
当原子或分子被激发到高能级后,它们会经历一个自发辐射的过程,将多余的能量以光的形式释放出来。
这个过程被称为发射。
发射光的能量和频率与原子或分子的能级差有关。
不同的原子或分子具有不同的能级结构,因此它们会发射出不同频率的光。
这种现象被称为发射光谱,可以用于物质的检测和分析。
除了吸收和发射,原子和分子还会发生散射现象。
散射是指光在物质中传播时,与原子或分子相互作用而改变方向。
散射分为弹性散射和非弹性散射两种。
弹性散射是指光与原子或分子发生碰撞,改变方向但不改变能量。
非弹性散射是指光与原子或分子发生碰撞,不仅改变方向还改变能量。
散射现象在大气中的应用非常广泛,例如天空为什么是蓝色的就是由于大气中氮氧分子对太阳光的散射。
最后,让我们来探讨光与原子和分子的相互作用。
当光与原子或分子相互作用时,会发生一系列复杂的过程,如吸收、发射、散射以及光的相位和振幅的变化等。
这些过程受到原子和分子的能级结构、电子云的分布以及光的频率和强度等因素的影响。
通过研究这些相互作用,我们可以深入了解物质的性质和行为。
总之,原子和分子作为物质的基本单位,具有其独特的光学性质。
它们可以吸收、发射和散射光,并与光相互作用。
这些性质在光谱学、光通信、光电子学等领域有着广泛的应用。
原子与分子物理就业原子与分子物理是物理学的一个重要分支,研究物质的微观结构和性质。
它与我们生活息息相关,不仅在科学研究中发挥着重要作用,还在许多领域有着广泛的应用。
对于从事原子与分子物理的人来说,就业前景广阔,下面将分别从研究和应用两个方面来探讨原子与分子物理的就业前景。
一、研究方向在研究方向上,原子与分子物理主要关注于原子和分子的结构、性质以及相互作用。
研究人员通过实验和理论模型来探索微观世界,揭示物质的本质。
在这个领域,研究人员可以从事基础研究或应用研究。
基础研究方面,研究人员致力于揭示原子和分子的内部结构和相互作用规律,探索物质的基本特性。
他们通过精密的实验和先进的理论方法,研究原子和分子的能级结构、光谱特性、电子结构等,为理论物理学的发展做出了重要贡献。
这些研究对于推动科学的发展和技术的进步具有重要意义。
应用研究方面,原子与分子物理在许多领域都有广泛的应用。
例如,光谱学是原子与分子物理的一个重要应用领域,研究物质与光的相互作用,可以用于分析物质的成分和结构,广泛应用于化学、生物、环境等领域。
原子与分子物理还在材料科学、能源领域、生物医学等方面有着重要的应用,例如,通过研究材料的电子结构和光学性质,可以设计出更高效的太阳能电池和光电器件,促进能源的可持续发展。
二、就业前景从研究方向来看,原子与分子物理的就业前景较为广泛。
研究人员可以选择从事学术研究,在大学、研究机构从事基础研究,为科学的进步做出贡献。
他们可以参与国内外重大科研项目,发表高水平的科研论文,对于推动学科的发展具有重要作用。
此外,一些高新技术企业也需要原子与分子物理背景的专业人才,从事新材料、新能源等领域的研发工作。
在应用方向上,原子与分子物理的专业人才需求也较大。
例如,光谱学在化学、生物、环境等领域有广泛的应用,相关企事业单位需要具备光谱分析能力的人员。
此外,材料科学、能源领域、生物医学等领域也需要原子与分子物理的专业人才,来进行材料表征、光电器件设计、药物研发等工作。
2020年中国光学基础研究⼗⼤进展来源:⽹络信息综合1.基于超构透镜阵列的⾼维量⼦纠缠光源由南京⼤学祝世宁(院⼠)、王振林(教授)、张利剑(教授)和王漱明(副教授)团队、⾹港理⼯⼤学蔡定平(教授)团队、中国科学技术⼤学任希锋(副教授)团队和华东师范⼤学李林研究员组成的联合团队,通过结合超构透镜阵列与⾮线性晶体光效应的物理过程,成功制备出了⾼维路径纠缠光源和多光⼦光源。
他们的研究报告“基于超构透镜阵列的⾼维纠缠和多光⼦量⼦光源”于2020年6⽉26⽇发表在《科学》(Science)杂志上。
随着光量⼦信息技术的发展,基于⾮线性光学过程的纠缠量⼦光源在维度扩展以及光⼦数增加⽅⾯所⾯临的光学系统复杂、可集成度低、稳定性弱等问题,制约着光量⼦信息处理的⼤规模集成。
⼀种称为“超构表⾯”的微结构薄膜材料为量⼦光源及光量⼦信息技术的发展提供了⼀条新路径。
科研团队将超构透镜与⾮线性光学晶体(β相偏硼酸钡晶体,简称BBO晶体)组合在⼀起,构成全新的超构表⾯量⼦光源系统。
他们设计并制备出10×10超构透镜阵列,使⽤泵浦激光⼊射到该系统:让超构透镜阵列将泵浦激光均分成10×10份,并在BBO晶体中聚焦;聚焦的泵浦光在BBO 中发⽣⾃发转换,从⽽产⽣⼀系列信号/闲置光⼦对。
理论上,这⼀由超构透镜与BBO晶体组合在⼀起所制备出的路径纠缠光⼦的维度是100维。
如果增加透镜阵列数,纠缠光⼦的维度还可以进⼀步提⾼。
他们⽤波长404 nm的连续激光作为泵浦光,测量超构透镜阵列中的不同超构透镜产⽣的光⼦之间的纠缠特性,所得到的⼆维、三维以及四维路径纠缠态的保真度分别达到98.4%、96.6%和95.0%。
⽽且,超构透镜具有灵活的光场调控能⼒,可以对光场的相位、偏振、振幅等集成调控,从⽽进⼀步调制纠缠态。
该系统也可以⽤于制备简易紧凑的多光⼦源。
实验中科研⼈员利⽤415 nm的飞秒激光作为泵浦源,分别测量了由该系统制备的4光⼦和6光⼦的符合曲线,并展⽰了4光⼦Hong-Ou-Mandel⼲涉的结果,得到很⾼的⼲涉对⽐度。
钱学森与力学——谨以此文,纪念钱学森先生诞辰100周年钱学森院士是中国火箭、导弹、航天事业的拓荒者和奠基人,是一位传奇式人物。
他出身中国的华美家族,家学渊远。
1934年,钱学森考取“航空机架〞留美公费生,1935年横渡太平洋,成为美国航空大师冯·卡门的高足。
他在美国从事火箭研究,参与国防机要,甚至一度在五角大楼上班。
第二次世界大战即将完毕时,他以美军上校身份参加美国空军参谋团,前往德国考察火箭和导弹的研制工作,审讯德国火箭鼻祖冯·布劳恩。
新中国诞生后,他准备回祖国效力,却遭到美国联邦调查局的“调查〞,甚至以间谍罪被捕入狱。
美国千方百计阻止钱学森回国,因为他们深知钱学森“抵得上五个师〞!诚如艾青所诗:“为什么我的眼里常含泪花,因为我对这片土地爱的深沉。
〞经过五年的不屈抗争,在周恩来总理的直接过问下,导弹翘楚钱学森终于在1955年10月8日踏上祖国的热土。
毛泽东主席亲自接见了他,称他为“火箭王〞。
他运筹帷幄,稳坐军中帐,对中国的“两弹一星〞以及载人航天事业作出了不可替代的历史性奉献,为中国的现代化进程和提升大国地位立下不可磨灭的功勋,岂止“抵得上五个师〞!钱学森是国际知名的力学大师,他的许多力学著作堪称经典文献。
他对近代力学以致科学技术的内涵和开展方向发表过全面系统的阐述。
在这里笔者试图通过追溯钱学森的力学研究之路,来展示其在力学方面的宏大奉献,并以此纪念这位伟大的科学家。
1.钱学森是如何走上力学研究之路的每一个时代,青年都有着带有鲜明的时代印记的追求。
在钱学森高中毕业的时候,他充满着“实业救国〞的理想,即“习西夷之长,救中国之短〞。
那时,他关注的目光是在铁轨上奔驰的火车,因此,他报考了上海交通大学,并于1929年9月考取上海交大机械工程系,攻读铁道机械工程专业。
1934年,他以优异成绩从交大毕业。
他完全可以顺顺当当去做一名铁道工程师。
然而,在交大学习期间,他已经把专业志向从关注地上跑的火车,转移到天上飞的飞机。
化学分子的立体构型与光学异构体化学分子的立体构型是描述分子中原子在空间中的排列方式,涉及到原子之间的化学键角度、距离以及原子与原子的空间环境等因素。
而光学异构体则是指具有相同分子式,但是其立体构型不对称,无法通过旋转或移动来使其重合的分子。
本文将对化学分子的立体构型和光学异构体进行详细探讨。
一、立体构型的概念及意义立体构型指的是分子中原子或原子团的相对排列方式,即空间中的几何结构。
化学分子的立体构型对分子的性质、反应行为以及生物活性等产生了重要影响。
分子的立体构型可以通过分子模型、X射线衍射等手段来确定。
1. 框架构型框架构型是指分子中原子骨架的大致排列方式,不包括具体原子的排列。
框架构型对于分子的性质和反应活性具有重要影响。
2. 手性构型手性构型是一种特殊的立体构型,其特点是具有镜面对称性,无法通过旋转或移动使其与其镜像重合。
手性分子在自然界中广泛存在,对于药物的生物活性以及生物体内的相互作用具有重要的影响。
二、立体构型的描述方法为了描述分子的立体构型,人们发展了不同的表示方法。
1. 空间投影式空间投影式是最直观和常用的描述分子立体构型的方法。
根据不同的原子或原子团在平面上的投影情况,可以将空间投影式进一步分为骨架投影式、棒球棍投影式等。
2. 空间模型空间模型是通过分子模型或者计算机生成的分子图形来表示分子的立体构型。
常见的空间模型有简化球棒模型、线绳模型等。
三、光学异构体的概念及分类光学异构体是指具有相同的分子式,但是其立体构型不对称,无法通过旋转或移动来使其与其镜像重合的分子。
光学异构体可以分为两类:手性异构体和偶极异构体。
1. 手性异构体手性异构体是具有手性构型的分子。
手性分子分为左旋体和右旋体两种,分别表示为左旋异构体和右旋异构体。
手性异构体在化学反应中展现出不同的反应活性和选择性。
2. 偶极异构体偶极异构体是由于分子中极性基团的不同排列而产生的异构体。
偶极异构体在电场中会表现出不同的电性。
第27卷第4期2021年11月Vol.27No.4November 2021“中国牌”晶体的发现及其启示*陈崇斌(浙江师范大学科学教育系,浙江金华321004)摘要:20世纪70年代,中国科学家在非线性光学晶体研究领域放弃跟踪国外已有研究的做法,依据原创科学理论——阴离子基团理论开展自主探索,先后发现了BBO 、LBO 、KBBF 等系列硼酸盐优质非线性光学晶体,其中BBO 、LBO 两种晶体在20世纪90年代被国际学术界誉为“中国牌”晶体,KBBF 晶体对西方国家实行技术“禁运”。
BBO 等系列优质晶体的发现,引领了非线性光学晶体研究的国际发展方向,是当代中国最具国际影响力的前沿科学研究之一。
以史为鉴,在今天大力倡导自主创新的历史时期,“中国牌”晶体的成功经验能在原始创新的内部驱动、外部环境营造、创新人才培养等方面给予人们有益的启示。
关键词:“中国牌”晶体;阴离子基团;BBO ;LBO ;KBBF 中图分类号:N09文献标识码:A文章编号:1673-8462(2021)04-0011-09非线性光学晶体是前沿科学研究和高技术产业应用中一种不可或缺的材料,其重要性堪比人类饮食中的食盐,虽少但不可被替代。
目前,国际上已实用化的优质非线性光学晶体共有4种,分别是BBO (偏硼酸钡)、LBO(三硼酸锂)、KBBF(氟代硼铍酸钾)、KTP (磷酸钛氧钾),其中KTP 晶体是美国杜邦公司发明的,其余3种均是中国科学家依据原创理论指导发现的。
这3种晶体,BBO 、LBO 在20世纪90年代被国际学术界誉为“中国牌”晶体;KBBF 对西方国家实行技术禁运,而且在2018年被评为“中国科学院改革开放四十年40项标志性重大科技成果”之一,[1]是当代中国最具代表性的原始创新案例之一。
当前,中国科学研究正处于由跟踪西方先进研究向原始创新转变的历史时期,“中国牌”晶体的成功经验,无疑具有深刻的借鉴意义。
鉴于此,文章基于历史文献,结合陈创天院士的访谈,回顾并总结这项研究的发展历程,以期得到有益的启示。
凝聚青年科技人才唱响科技报国的青春强音作者:全国青联秘书处来源:《中华儿女》2024年第08期今年3月,“青年科学家百城行”·走进国家能源集团活动举行。
图为青年科学家谈“新质生产力”环节习近平总书记强调,“要突出加强青年科技人才培养,对他们充分信任、放手使用、精心引导、热忱关怀,促使更多青年拔尖人才脱颖而出。
”近年来,全国青联、中国青年科技工作者协会(简称“中青科协”)深入学习贯彻习近平总书记关于青年工作的重要思想和关于科技创新的重要论述,落实习近平总书记在全国科技大会、国家科学技术奖励大会、两院院士大会上的重要讲话精神,充分发挥组织动员优势和人才智力优势,打造“青科奖”、“青科创”、“青科赛”、“青科普”品牌工作体系,引领广大青年科技工作者与党同心、向“新”而行,构建形成了“组织体系基本完善、项目品牌总体成型、阵地依托支撑有力、人才效应更加彰显”的共青团青年科技工作格局。
自2023年以来,全国青联、中青科协牵动各级青联、青科协开展“青年科学家百城行”、“中国青年科技工作者日”等活动2600余场,带动青年科技工作者8万余人,线上线下覆盖内地及港澳、华裔青少年共约620余万人,累计促成科技成果转化项目1000余项,多渠道举荐各领域优秀青年科技人才600余名,为实现中国式现代化广泛汇聚起青年科技力量。
今年4月18日,全国青年马克思主义者培养工程(简称全国“青马工程”)首期科技班在上海交通大学开班,由全国青联、中青科协等组织渠道推荐的50名优秀青年科技人才齐聚上海,开始了为期一周的集中培训。
全国“青马工程”首期科技班是由共青团中央组织部、统战部联合实施,培养周期为一年,旨在培养一批紧跟党走、勇挑重担的青年科技骨干。
培训期间,多位两院院士、知名专家等组成“授课天团”,面向学员开讲。
学员们围绕发展新质生产力等主题深入研讨,积极参加各类实践活动。
青马班学员、中青科协理事、航天工业集团研究员级高级工程师隋少春表示,“这些天的理论学习和交流研讨帮助我进一步打开了科研思路,也让我更加坚定科技报国的信心。
厦大化院分析化学中期答辩一、历史沿革厦门大学自1921年建校之后,曾在不同时期先后开设过一些与分析化学有关的课程,如《定性分析》、《定量分析》、《有机分析》、《矿物分析》、《工业分析》和《仪器分析》等。
1952年,时任化学系系主任的著名分析化学家陈国珍教授开设了分析化学学科,成立了分析化学教研室,确立了仪器分析专业方向,成为中国高校最早的分析化学专业之一。
到20世纪50、60年代,已经发展成为包括分子吸收和发射光谱、原子吸收和发射光谱、电化学分析、色谱和分离分析等多个实验室。
仪器设备和科研成果在国内处于领先地位。
逐步形成了门类齐全的仪器分析专业基地,既能进行理论研究,又能开发分析仪器。
已成为我国分析化学领域一支基础好、实力强、成果多的新生力量。
其分子和原子光谱分析的现代水平处于国内前列,电化学分析也处于较高水平。
上世纪六十年代初,分析化学学科的科研人员在陈国珍先生的倡议和指导下,紧密结合各分支学科的科研工作开始了《海水分析化学》一书的编写。
在此书中,逐一介绍各种常量元素和营养盐在海水中的含量、形态及其在海洋学上的意义,对文献中所载的各种分析方法进行综述评论,推荐出2至3种较好的方法并进行验证实验,最后列出操作步骤和注意事项。
此书于1965年由科学出版社出版发行。
在海水分析书籍中进行验证实验以供读者参考,这在国内外尚属创举。
此书的出版对我国海洋化学研究工作的开展起到了很好的推动作用。
1979年,分析化学学科的大部分科研人员又参加了仍由陈国珍先生任主编的《海水痕量元素分析》一书的编写工作。
此书的体例大致与《海水分析化学》相同,可谓该书的续篇。
书中列述海水中25种痕量元素的分析方法,还介绍了五项多元素联合测定的方法。
此书于1983年完成,由海洋出版社出版发行,这对我国海洋化学研究工作的进一步开展也起到了很好的促进作用。
1978年,由杨孙楷等研制的“75-3A型快速极谱议” 获全国科学大会奖。
1980年,由张荣坤等研制的“Sy -1型溶解氧测定仪” 获国家科技发明奖。