想象一下在飛秒內(nèi)發(fā)生的動(dòng)作，或者說(shuō)萬(wàn)億分之一秒內(nèi)發(fā)生的動(dòng)作：原子躍遷、電荷轉(zhuǎn)移和動(dòng)力學(xué)、生化過(guò)程�，F(xiàn)在想象一下能夠記錄下這些動(dòng)作，以便進(jìn)行更詳細(xì)的研究。 

普渡大學(xué)的工程師正在開(kāi)發(fā)一種正在申請(qǐng)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(lái)記錄這些超快速動(dòng)作，比傳統(tǒng)技術(shù)更好。 

傳統(tǒng)條紋相機(jī)及其缺點(diǎn)

傳統(tǒng)的基于電子的條紋相機(jī)對(duì)于記錄僅持續(xù)皮秒(萬(wàn)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(jì)算機(jī)工程學(xué)院的博士后研究員Colton Fruhling說(shuō)，科學(xué)家們通過(guò)將光轉(zhuǎn)換為電子，然后讓它們“穿過(guò)”探測(cè)器形成圖像，從而開(kāi)發(fā)出了這些相機(jī)。

博士后研究員Colton Fruhling（左）

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

如果有人想測(cè)量某個(gè)東西的移動(dòng)速度，比如一個(gè)人在水中劃手，科學(xué)家可以觀察沒(méi)有被水擊中的路面，測(cè)量其長(zhǎng)度，從而得出手移動(dòng)的速度。 

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

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

改進(jìn)傳統(tǒng)條紋相機(jī) 

Fruhling說(shuō)，普渡大學(xué)的條紋相機(jī)使用全光學(xué)機(jī)制，有可能將這一過(guò)程加快1萬(wàn)到10萬(wàn)倍。這項(xiàng)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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)工程學(xué)院教授。

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

Fruhling說(shuō)：“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(jī)中使用的電子電路的限制。這項(xiàng)技術(shù)可以被想要研究原子躍遷等超快過(guò)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(jì)算機(jī)芯片中電荷動(dòng)力學(xué)的公司利用。” 

Fruhling說(shuō)：“研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)制造了設(shè)備的每個(gè)組件，并分別進(jìn)行了測(cè)試�！�

 Fruhling說(shuō)：“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(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，我們可以模擬出結(jié)果的條紋性能大約為5個(gè)阿托秒，比原來(lái)快了10萬(wàn)倍。這些測(cè)試已經(jīng)進(jìn)行了模擬，最終的實(shí)驗(yàn)正在設(shè)計(jì)中�！�

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