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[物理心情(二)]发光学启示----科研的能量传递、上转换、量子剪裁

已有 3588 次阅读 2013-10-22 12:48 |系统分类:观点评述| 合作, 上转换, 团队, 能级, 发光学

发光学启示

----科研的能量传递、上转换、量子剪裁~~

 

       发光学是应用物理(光谱与应用)及理论物理(量子电子学)学的重要分支,还涉及到材料科学、分子生物学等重要相关学科。他用发光中心、能级、能量传递、寿命、光子、声子、电子、速率方程等一系列物理概念、模型和工具,描绘了固体、液体、气体和等离子体等各类物质的发光过程和信号特征。内涵如此丰富的科学体系,不仅属于物理,还会给我们的科研活动带来很多启示。

 

       假设我们每个个体或每一项工作都是系统中的全同粒子或不同粒子,能量的有效传递传递(量子通道)可以实现科研思想、实验数据、结果分析等过程的高效率。在不同的课题中,我们可以是发光中心(成果的发布者或总结者),可以是敏化中心(大量验证性实验的操作者),可以是泵浦光源(思路的开创者或团队领导者),可以是声子(助手与沟通者),而科研的大环境相当于发光基质或辐射传播介质,每个环节的正常进行时完成发光过程的必要条件,能量在团队的每个成员间传递,在良好的氛围中形成增益,最终发出奇异的光彩,需要的正是团结协作。不同的团队、单位相互协作,构建一流的学术研究群体,也同样需要可靠的能量传递节点和路径,这样,我们的科学事业才能呈现异彩纷呈的图景,否则再美妙的个人理想也只能无奈地耗散于无序的蹉跎岁月之中。有一种艺术叫沟通。

 

       发光学中存在一类重要过程叫做“上转换发光”,是将低频(低能量)光子转换为高频(高能量)的过程,这一过程与许多复杂的科研成果的取得相似,如中微子探测、基因组测序、载人航天、国家大科学工程等项目,都需要经历复杂的人员、数据和资源的协同创造过程。这单光子不断向高频转换的过程中,许多能量状态需要保持相对较长的能级寿命而充当能量转换的阶梯,若能量传递的相关能级不匹配则需要一些基于声子振动的无辐射跃迁加以调整,两个离子之间还会通过交叉弛豫过程进行状态布居数的调整,进而为进一步的激发态吸收或能量传递提供基础,甚至几个光子在介质中直接协同转化为一个高能光子(合作敏化上转换),若发光后残留在系统内的能量可以不断地支持新的发光过程则可以实现雪崩式发光,在这些过程中,不同类的发光中心、电子、声子、光子本无差别(全同),它们在发光过程中究竟承担什么任务,除了材料设计的约定意外,都可以说是命运的选择。我们每个个体在完整的科研工作中,可以是操作、分析、管理人员,而于同类人员而言可视为全同粒子,我们只能各尽其用,协同完成工作,如果为究竟有哪个个体去实现最终的过程而起争端,那应该是很危险的。只有我们每个个体的智慧和劳动在整个过程中去实现布居、转化、交换、协调,完美沟通,才可能去完成既定的高水平科研目标,也许我们每个个体都没有独立实现很高的目标,但是我们可以通过协作来实现,这就是科研成果的“上转换”过程。有一种艺术叫积累。

 

       发光学中还存在一类重要的过程叫做“量子剪裁”,是将一份高频光子的的能量分解成若干份低频光子能量,进而实现能量转换或发光过程。我们的科研工作中会存在很多远大的目标,也可能掌握很多资源,或者获得了不菲的收益。目标如何实现、资源如何利用,收益如何分配,都需要一种合理的剪裁。实现远大的目标,通常需要若干切实的步骤,需要多个个体去分担分任务;丰富的资源要合理调配,有时也要与其他资源拥有者互通有无;收益的分配要公道,否则将破坏系统的稳定性。规划者有全局观,个体有归属感,这样的剪裁才富有科学的美感。有一种极端的量子剪裁过程叫“闪烁”,就是将高能射线转化为可见荧光,要求荧光高效稳定,这就需要闪烁体具有较强的抗辐照能力和可靠的发光能力。精彩的创意可能令人绞尽脑汁、可观的资源寄托的是家国的希望、丰硕的成果背后是辛勤的汗水,我们只有尽可能地让它们发挥作用,方能对得起那份承载梦想的付出。有一种艺术叫剪裁。

 

      发光学中还有“超快”、“长余辉”、“激光(谐振)”等过程,于我们的科研工作也算是各有深意。迅捷、持久、整齐化一(简直就是战士)等都是科研人员或团队需要具备的优良品质。我们在从事物理研究的同时,能够感悟其中的道理,也是一种快乐。

 

      每一束光都拥有独特的色彩,而每一束人造光会把人们的科技梦想承载。祝福各位朋友在科研群体中发挥所长、团结协作,生活顺利,科研愉快。

 

       愿每一个真诚、善良、勇敢的小小梦想都在人类的梦想中闪耀。



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1 陈湘明

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