解决激光光谱中单光激发与多光激发的区分问题

1960年第一台激光器的建造开启了光的商业应用，光已成为我们日常生活中不可或缺的一部分。与此同时，这一发展开辟了激光光谱学的科学领域——一种对材料分析和基本物理现象研究至关重要的技术。

然而，尽管取得了所有成功，但自1970年代以来，研究团队一直在努力解决一个问题，即照射在样品上的激光不仅可以激发一次，而且每个实验可以激发多次。在这种情况下，单次激发和多次激发的测量结果重叠，通常无法分开，从而难以理解材料。

为了解决这个问题，通常将激光功率降低到多次激发比单次激发更不可能的程度。然而，它们无法完全避免，因此可能导致对数据的错误解释。即使当多重激发本身就是研究的主题时，仍然很难区分两个、三个、四个甚至更多的激发。

一个复杂的问题，一个简单的解决方案

来自Julius-Maximilians-UniversitätWürzburg(JMU)和渥太华大学(加拿大)的物理学家和物理化学家团队现已解决了这个存在数十年的问题。他们在最新一期的《自然》杂志上介绍了他们的方法。在维尔茨堡教授TobiasBrixner的小组进行的实验中，研究人员使用“瞬态吸收”的常用方法来跟踪各种材料在百万分之一秒内发生的非常快速的变化。

虽然标准方法使用单一激光功率，但研究人员使用了几种不同的功率，并根据新导出的公式组合数据。通过这种方式，他们能够系统地将效果从单次激发到六次激发分开。

“不久前，我什至认为这样的区分是不可能的，”Brixner说，“尤其是使用如此简单的程序，任何光谱研究小组都可以在不付出太多额外努力的情况下实施和使用。”

然而，“配方”的推导绝非易事，需要深入分析。渥太华大学的理论家和合作者JacobKrich教授解释说：“光与物质的相互作用是如此丰富，我们已经展示了隐藏在其中的美丽结构。事实上，这种方法适用于几乎任何你想研究的样品真的让我们所有人都感到惊讶。”

从光合作用到材料科学的应用

新方法具有广泛的潜在应用。第一作者PavelMalý在研究期间是Brixner的博士后研究员，现在是布拉格查尔斯大学的研究员，他解释说：“从单一和多重激发中分离信号对于具有密集光的大型系统特别有用吸收剂，例如天然光合复合物或有机材料。”

未来，作者计划扩展该方法以阐明新型光伏材料中的能量传输等。