激光能識別數百米之外的化學粉末,例如爆炸物或肥料(liào),研究者將這一發現發表於近(jìn)日的美國《國家科學(xué)院院刊》上。

並未參與新研究(jiū)的瑞士日內瓦大學(xué)物理學家JeromeKasparian說:“這是之前從未(wèi)有過的新方法。”

研究者開發出一種名為(wéi)拉曼光譜學的探測技術,利用光束使分子處於震動、扭曲或搖擺的狀態,之後光子會被重新發射或散射(shè),隻不過其攜帶的能量要比(bǐ)照射進來時攜帶的能量低一些。這種能量上的差別(bié)由分子的(de)性質決定,因此散射光子具(jù)備(bèi)獨一(yī)無二的物質特征。

但是拉曼光譜(pǔ)學有一個很大的硬傷,散射出的信號非常微弱,這意味著很難探測到哪怕數十米外的物體。因此,大(dà)多數研究(jiū)者並不認為該技術(shù)能進行遠距離探(tàn)測。美國得州農工大學物理學家VladislavYakovlev說:“所有傳統方法最多(duō)隻能在50米左右(yòu)的距離捕捉到信號。”

為了增強信號(hào)強度,Yakovlev領導的小組將待探測的樣本轉變為激光束。就如同普通光束能夠依靠鏡子(zǐ)捕捉光線並(bìng)反(fǎn)射光束一樣,合(hé)適的粉末也能夠(gòu)依靠(kào)活躍的粒子捕捉光線,之後將光子散射出去。當光束以(yǐ)臨界值(zhí)的強度射入時,信號強度會成倍增強。

這一現象被稱作(zuò)隨機激(jī)光,研究者報告稱他們能利用該技術鑒別多種用於製造爆炸裝置的化學物質,例如硝酸銨(ǎn)和硝酸鈉。在實驗室狀(zhuàng)態下,激光束能夠通過一係列鏡子在近400米的距離探測到這些粉末(mò)。研究者計算,如果他們能夠在不依靠鏡子的情況下實現探(tàn)測,那麽探測的直線距離將延長(zhǎng)到(dào)1000米。

Kasparian說:“實驗結果令人印象深刻,清晰地展示了探測幾(jǐ)百米外的物體(tǐ)是可行的。”

未參與(yǔ)新研究的橡樹嶺國家實驗室(shì)物理學家AliPassian認為,新技術的一項主要難點在於,要(yào)求探測物質必須是粉末狀的,不過這也使其具備潛在的軍事和安全應用價值,例如探測爆炸物和路邊炸彈。Passian說(shuō):“在經曆了2001年的‘9·11’恐怖襲擊事件後(hòu),安全部門一直要求(qiú)我們開發類似的技(jì)術。”

Passian提醒道,在實驗室獲得成功並不意味著一定能應用到實(shí)踐中,灰塵、風力(lì)以及不斷升高的氣溫都會降低或(huò)扭曲激(jī)光束。此外,目前還(hái)不清楚究竟需要多少粉末或何種濃度才(cái)能實現探測任務,如果危險粉末與土壤混合在一起(qǐ)將為探測工作帶來極大難度。