一飛秒激光照射玻璃就可能變成寶石

在飛秒紅外激光的照射下，普通玻璃的內(nèi)部結(jié)構(gòu)被打亂重組，成為了新的物質(zhì)甚至可能變成寶石。在近日的紅外學(xué)會(huì)年會(huì)上，紅外光學(xué)相關(guān)人士余昺鯤教授介紹了他所在課題組的較新研究成果。而其也預(yù)示著在這種優(yōu)點(diǎn)光線的照耀下，將一些透明材料化廢為寶將成為可能。

    據(jù)介紹，“飛秒”其實(shí)是時(shí)間王國(guó)里的一員，只不過(guò)它是一個(gè)小字輩。它是標(biāo)衡時(shí)間長(zhǎng)短的一種計(jì)量單位�！帮w秒”其實(shí)也叫作毫微微秒，即1飛秒只有10的負(fù)15次方秒。你能想象它有多快嗎？光速是一秒鐘30萬(wàn)公里，而在一飛秒之內(nèi)，光只能走0.3微米，而這只不到一根頭發(fā)絲的百分之一長(zhǎng)。

    而飛秒激光則是在非常短的時(shí)間范圍內(nèi)所產(chǎn)生的激光，其具有非常高的瞬時(shí)功率，可達(dá)到百萬(wàn)億瓦。這是個(gè)什么概念呢？目前全世界所有的發(fā)電廠在同一時(shí)間一起發(fā)電，其產(chǎn)生的總電功率約為一萬(wàn)億瓦。也就是說(shuō)，飛秒激光的瞬時(shí)功率是大部分國(guó)家發(fā)電總功率的一百倍。而飛秒激光的另一大特點(diǎn)就是它能聚焦到比頭發(fā)的直徑還要小的空間區(qū)域，使電磁場(chǎng)的強(qiáng)度比原子核對(duì)其周圍電子的作用力還要高數(shù)倍。

    正因?yàn)橛兄@些不同尋常的特性，使得飛秒紅外激光在連續(xù)輻射時(shí)會(huì)對(duì)物質(zhì)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)造成影響。據(jù)余教授所在的課題組所做的一系列試驗(yàn)表明，飛秒紅外激光輻射硼酸鹽玻璃時(shí)，焦點(diǎn)處的玻璃轉(zhuǎn)化為低溫相偏硼酸鋇晶體；而采用較長(zhǎng)的輻射時(shí)間后，低溫相偏硼酸鋇晶體出現(xiàn)的同時(shí)伴隨有部分的高溫相晶體。

    而這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明，利用飛秒紅外激光進(jìn)行輻射，能夠使得透明材料如玻璃、聚合物、晶體等內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行有選擇性的改變。由于照射時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)應(yīng)于物質(zhì)的變化，所以將來(lái)通過(guò)輻射來(lái)產(chǎn)生寶石也是大有可能。

    據(jù)介紹，現(xiàn)在市場(chǎng)上形形色色的人工寶石在物理性質(zhì)上和真寶石幾乎沒(méi)有什么區(qū)別。人工寶石在選料上主要采用和真寶石性質(zhì)相仿的物質(zhì)進(jìn)行合成和加工，讓產(chǎn)物的硬度、密度和折射率非常接近真寶石，所以制作精良的合成寶石幾乎可以以假亂真。但之所以它們不足以替代真寶石是因?yàn)樗鼈兊膬?nèi)在分子結(jié)構(gòu)還是原來(lái)的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，雖然外在的物理性質(zhì)改變了，但其內(nèi)在還是和真寶石有所不同。而如果采用飛秒紅外激光等特殊手段將晶體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)改變的話，原先的晶體將完全成為另一種物質(zhì)，無(wú)論是物理性質(zhì)還是內(nèi)在結(jié)構(gòu)都將完全改變。而這也意味著，這樣的方法產(chǎn)生的將是真實(shí)的寶石。隨著將來(lái)技術(shù)的完善和實(shí)驗(yàn)的深入，玻璃變寶石將不再是天方夜譚。