Pryzmat • nr 256, lato 2012
Pryzmat • nr 256, lato 2012
Pryzmat • nr 256, lato 2012
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
Prof. Yuen-Ron Shen to kolejny wykładowca<br />
w ramach Visiting Professors<br />
Spektroskopia oparta na generowaniu<br />
częstotliwości sumarycznej (SFG)<br />
jest dziś techniką używaną do analizy<br />
powierzchni i powierzchni granicznych.<br />
Ta metoda nieliniowej spektroskopii<br />
laserowej powstała w roku 1987<br />
i została szybko wprowadzona jako<br />
narzędzie badania składu, rozkładów<br />
kierunkowych i niektórych danych<br />
o cząsteczkach na granicy ośrodków:<br />
gaz-ciało stałe, gaz-płyn, płyn-ciało<br />
stałe. W typowym zestawie SFG znajdują<br />
się dwa lasery. Dwie wiązki laserowe<br />
krzyżują się na powierzchni i generują<br />
wiązkę wyjściową (wynikową)<br />
o częstotliwości równej sumie częstotliwości<br />
pierwotnych wiązek. Walorem<br />
SFG jest czułość pozwalająca<br />
badać monowarstwy, możliwość prowadzenia<br />
badań in situ (co jest istotne<br />
w przypadku granicy płynu i gazu)<br />
i bez powodowania istotnych uszkodzeń<br />
powierzchni próbki. Metoda SFG<br />
jest porównywalna z metodą generacji<br />
drugiej harmonicznej (choć jest<br />
ogólniejsza), a także ze spektroskopią<br />
w podczerwieni i ramanowską.<br />
Prof. Shen podkreślił, że rozwijająca<br />
się optyka nieliniowa doprowadziła<br />
już do opisania wielu ważnych zjawisk,<br />
np. splątania optycznego, ale<br />
większe prawdopodobieństwo zastosowania<br />
mają zjawiska stosunkowo<br />
proste. Na przykład bardzo szeroko<br />
wykorzystano zjawisko wzmocnienia<br />
efektów nieliniowości optycznej w rezonansie.<br />
Doprowadziło to do intensywnego<br />
rozwoju spektroskopii, dzięki<br />
której powstało wiele dziedzin badań<br />
materiałowych. Wśród nich jest<br />
<strong>lato</strong> <strong>2012</strong><br />
ultraczuła spektroskopia, pozwalająca<br />
wykrywać pojedyncze atomy i molekuły,<br />
zatem znajduje zastosowanie<br />
w fizyce nuklearnej, chemii fizycznej,<br />
archeologii (datowane), astrofizyce<br />
i biologii (etykietowanie fluorescencyjne,<br />
separacja izotopów).<br />
Ciekawe zastosowanie laserów<br />
to wykorzystanie ich do chłodzenia<br />
atomów i molekuł. Fotony, trafiając<br />
w cząstki (bozony, fermiony), spowalniają<br />
ich ruchy, a zatem i temperaturę.<br />
Prowadzi to do kondensacji cząstek<br />
w temperaturze ok. 100 nK i umożliwia<br />
reakcję chemiczną w pobliżu bezwzględnego<br />
zera. Wśród dziwnych<br />
zjawisk, z którymi zapoznał nas prof.<br />
Shen, było np. korygowanie zdeformowanego<br />
obrazu, gdy fala ponownie<br />
przechodzi przez ośrodek (dzięki<br />
odwróceniu się fazy na jego granicy).<br />
du<strong>lato</strong>r), uzyskuje się promieniowanie<br />
synchrotronowe. Dalej idąc, osiąga się<br />
nadzwyczaj silne zjawiska nieliniowe.<br />
Przy silnych polach i silnym sprzęganiu<br />
następuje generacja attosekundowych<br />
impulsów miękkiego promieniowania<br />
X, które pozwalają na sondowanie<br />
dynamiki elektronów. To jeden<br />
z gorących tematów dzisiejszej nauki.<br />
Dziś nawet niewielkie laboratorium<br />
znajdzie ciekawe pole do działania<br />
w dziedzinie optyki nieliniowej. Może<br />
rozwijać nowe technologie, charakteryzować<br />
materiały i badać egzotyczne<br />
efekty – podkreślił prelegent.<br />
Podczas wykładów prof. Shen wykazał<br />
się nie tylko ogromną wiedzą<br />
i doświadczeniem, ale też zmysłem<br />
obserwacji spraw ludzkich, np. gdy<br />
twierdzi, że „chemicy są zawsze bogatsi<br />
niż fizycy”, albo gdy opowiada,<br />
Prof. Yuen-Ron Shen jest specjalistą z fizyki molekularnej. Od ponad 30 lat zajmuje się<br />
zagadnieniami optyki nieliniowej oraz rozwojem zaawansowanych metod badania powierzchni<br />
materiałów. Prace z optyki nieliniowej przyniosły mu światową sławę.<br />
Urodzony w Szanghaju naukowiec po studiach magisterskich w Chinach wyjechał do<br />
USA, gdzie doktoryzował się z fizyki na Uniwersytecie Harvarda. Jego promotorem był<br />
holenderski Nicolaas Bloembergen, laureat Nagrody Nobla z fizyki (1981) i autor jednej<br />
z pierwszych prac z optyki nieliniowej (1962). W 1964 r. Yuen-Ron Shen rozpoczął pracę<br />
na Wydziale Fizyki Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley, z którym jest związany do<br />
dziś. Wykłada również na Uniwersytecie Fudan w Szanghaju. Jest członkiem amerykańskiej<br />
i chińskiej akademii naukowej.<br />
Prof. Shen jest autorem ponad 500 publikacji w renomowanych czasopismach o zasięgu<br />
światowym. Liczba jego cytowań (po 1996 r.) przekracza 15 tysięcy. Jest autorem<br />
książki The Principles of Nonlinear Optics (Wiley-Interscience, 2003 r.), w której omówił<br />
optykę nieliniową i relacje między teorią a eksperymentem. Ma w dorobku nagrody:<br />
Alexander von Humboldt Senior Scientist Award, Artur L. Schawlow Prize In Laser<br />
Science, Materials Science Award In Solid State Physics, Significant Implication for DOE<br />
Related Technologies, F. Isakson Prize i Max Planck Research Prize.<br />
Innym wątkiem są procesy wysokoenergetyczne,<br />
gdy np. wykorzystuje<br />
się femtosekundowe impulsy o dużym<br />
natężeniu. Tu dochodzimy do<br />
niemal podręcznego (table-top) lasera<br />
o mocy terawatów. Natężenie mocy<br />
w maksimum sygnału przekracza 10 24<br />
W/m 2 . To pozwala na zastosowania<br />
w badaniach efektów relatywistycznych,<br />
a wykorzystując ondu<strong>lato</strong>r (un-<br />
Wychowanek noblisty, sam także wniósł wiele do światowej nauki<br />
współpraca<br />
że kluczowy dla prac nad SFG eksperyment<br />
udał się głównie dzięki studentowi,<br />
który miał za to obiecany<br />
wyjazd na konferencję na Hawajach.<br />
Wspominając o tych, którym nie udało<br />
się trafić w badaniach na nośny temat,<br />
stwierdził: – Lucky if you can ride<br />
a wave of a new field, but eventually you<br />
can create a new field by renaming another<br />
one.<br />
Maria Kisza<br />
Zdjęcia:<br />
Krzysztof Mazur<br />
49
Change language