想象一下在飛秒內(nèi)發(fā)生的動作，或者說萬億分之一秒內(nèi)發(fā)生的動作：原子躍遷、電荷轉(zhuǎn)移和動力學(xué)、生化過程�，F(xiàn)在想象一下能夠記錄下這些動作，以便進行更詳細的研究。 

普渡大學(xué)的工程師正在開發(fā)一種正在申請專利的工具，學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的科學(xué)家可以用它來記錄這些超快速動作，比傳統(tǒng)技術(shù)更好。 

傳統(tǒng)條紋相機及其缺點

傳統(tǒng)的基于電子的條紋相機對于記錄僅持續(xù)皮秒(萬億分之一秒)的現(xiàn)象至關(guān)重要。普渡大學(xué)埃爾莫爾家庭電氣和計算機工程學(xué)院的博士后研究員Colton Fruhling說，科學(xué)家們通過將光轉(zhuǎn)換為電子，然后讓它們“穿過”探測器形成圖像，從而開發(fā)出了這些相機。

博士后研究員Colton Fruhling（左）

Fruhling說：“把電子想象成從軟管里流出的水，而探測器就像干燥的路面。如果一個人迅速把軟管拉到一邊，軟管移動之前的水繼續(xù)直線流動；移動過程中流出的水被移到了一邊。這樣，不同時間流出的軟管的水落在人行道的不同位置�！�

如果有人想測量某個東西的移動速度，比如一個人在水中劃手，科學(xué)家可以觀察沒有被水擊中的路面，測量其長度，從而得出手移動的速度。 

然而，傳統(tǒng)的基于電子的條紋相機，使用當今最快的電子電路，也有缺點。弗魯林說，最大的缺點是它們的時間分辨率有限。

Fruhling說： “有些過程發(fā)生在100飛秒或更短的時間內(nèi)；飛“有些過程發(fā)生在100飛秒或更短的時間內(nèi)；飛秒是四萬億分之一秒。但如今的商用電子條紋相機只能分辨600到800飛秒。有一整個物理世界持續(xù)飛秒，甚至是阿秒，或五萬億分之一秒，還沒有被發(fā)現(xiàn)。” 

改進傳統(tǒng)條紋相機 

Fruhling說，普渡大學(xué)的條紋相機使用全光學(xué)機制，有可能將這一過程加快1萬到10萬倍。這項研究由弗拉基米爾·M·沙拉耶夫領(lǐng)導(dǎo)，他是鮑勃和安妮·伯內(nèi)特電氣和計算機工程杰出教授；亞歷山德拉·波爾塔塞娃，羅恩和多蒂·加文·通吉斯電氣和計算機工程杰出教授；以及亞歷山大·V·基爾迪舍夫，埃爾莫爾家庭電氣和計算機工程學(xué)院教授。

普渡大學(xué)正在申請專利的創(chuàng)新使用了一種叫做“近零”的材料。 

Fruhling說：“二次光脈沖改變了它們的光學(xué)特性。這意味著這種方法完全是光學(xué)的，不受傳統(tǒng)條紋相機中使用的電子電路的限制。這項技術(shù)可以被想要研究原子躍遷等超快過程的物理學(xué)家和工程師利用，也可以被研究反應(yīng)中電荷轉(zhuǎn)移的化學(xué)家利用，還可以被想要研究蛋白質(zhì)折疊的生物學(xué)家利用。它也可以被想要研究下一代計算機芯片中電荷動力學(xué)的公司利用�！� 

Fruhling說：“研究團隊已經(jīng)制造了設(shè)備的每個組件，并分別進行了測試�！�

 Fruhling說：“我們已經(jīng)證明，光學(xué)特性可以在大約100飛秒內(nèi)發(fā)生顯著變化。從實驗結(jié)果來看，我們可以模擬出結(jié)果的條紋性能大約為5個阿托秒，比原來快了10萬倍。這些測試已經(jīng)進行了模擬，最終的實驗正在設(shè)計中�！�

相關(guān)鏈接：https://phys.org/news/2023-08-technology-all-optical-mechanisms-potential-actions.html