【大纪元2023年10月04日讯】（大纪元记者钟元台湾报导）今年诺贝尔物理奖由三位得奖者获得殊荣，以表彰他们在阿秒光脉冲的贡献。专家认为，阿秒光脉冲有助于材料科学的发展，预期会让半导体元件性能更进步。
美、德及瑞典的3科学家捧走诺贝尔物理奖
2023年诺贝尔物理奖得主，由三位科学家获得，包括美国俄亥俄州立大学名誉教授皮埃尔‧阿戈斯蒂尼（Pierre Agostini）、德国马克斯‧普朗克量子光学研究所教授费伦茨‧克劳斯（Ferenc Krausz）和瑞典隆德大学教授安妮‧吕利耶（Anne L’Huillier）。评委会表示，三位科学家的实验为人类探索原子和分子内部的电子世界提供了新的工具。他们展示了一种产生极短光脉冲的方法，这种方法可以用于测量电子移动或能量改变的快速过程。
台湾科技媒体中心3日举行线上记者会邀请四位专家解析此领域研究，清华大学电机工程学系副教授陈明彰说明，这次得奖的研究领域“阿秒”是10的负18次方秒。有许多元件需要在奈米世界中快速运行，例如电脑记忆体、控制器，都需要快速控制电子的移动，所以阿秒雷射的技术不只是能直接观测到更多需要极短时间操纵的应用。
陈明彰指出，2001年时全世界最短的光脉冲极限在5飞秒左右，大约是百万亿分之一秒，2001年之后科学家才发展出阿秒光脉冲，有更高的时间解析度，能解析电子在奈米世界的运动行为，了解由电子主导的一些物理机制。
陈明彰分享他当学生时，这三位得奖者已经是阿秒光脉冲的研究先驱。尤其吕利耶是第一个观测到高阶非线性光讯号，阿戈斯蒂尼及克劳斯是实现阿秒光脉冲宽度量测，这三位实验物理学家，奠定阿秒光脉冲的基础。
阳明交大生医光电研究所助理教授贾世璿说明阿秒光脉冲的用途，并以相机的快门为例，若要捕捉瞬间移动的现象，需要很快的快门，科学家一直想要研究相机快门的极限，来看到更细微的物理现象。
贾世璿说，不同的微观动态具有不同的时间尺度，例如要看到动态的化学反应，需要能看到10的负12次方秒的现象，但若要看到比化学反应更快的电子运动的行为，则需要更快的光脉冲作为快门。他比喻，运用阿秒光脉冲的研究可以让大家产生更快的快门，藉由比较两个快门拍的东西，知道电子在物质中的动态行为。
贾世璿表示，阿秒光脉冲产生的研究领域和强场物理及超快光学有关。运用不同的条件可让快门的速度更提升，除了观测上的应用，也用于更快速操纵电子的行为，“我们可理解成，一秒当中可以同时处理的事情变多了，相关应用例如电脑运算，就可以一秒同时做更多运算、储存更多位元的资讯，或是可能贡献在半导体的制程中需要的雷射技术。”
他补充说，前几年有一位加拿大物理学家保罗·科克姆（Paul Corkum）来台湾访问，虽然不是这次的得奖人，但科克姆的研究提供了阿秒光脉冲产生的方法与相关交互作用的理论基础。
阳明交大电子物理系教授罗志伟解释，其实广义来说这是第四次光脉冲相关领域得奖了，先前的研究有相互关连性，奠定今年得奖的基础，大家才能观察和记录电子的超快动态变化，像是一部具有超高速摄影能力的超快摄影机，尤其是观察靠近原子核的那些更快速变化的电子。
罗志伟比喻科学家利用阿秒光脉冲量测物质的动力学过程很像在帮组成物质的基本单元（电子、声子、自旋）拍电影，可以同时记录这三个基本单元在不同时间尺度下的动力学。此外，也可以运用阿秒光脉冲让本来不导电的绝缘体变成导体。
罗志伟指出，阿秒光脉冲的重要性在于可以在非常短的时间内操控材料，以改变其物质特性，实现高速的光操控元件，例如更高速运作的电晶体、逻辑闸等，进而制作更快速的电脑。罗志伟研究团队曾经用飞秒雷射在二维的材料上写入0或1的资讯，并在飞秒时间尺度下把写入的资讯读出来，在同样的架构下，若能使用阿秒雷射，可比现有的研究结果再快上一千倍。
中央研究院物理研究所助研究员温昱杰指出，阿秒光脉冲获奖是另一个雷射技术的进步使物理进展快速的案例，而且在阿秒的时间之下，除了电子，其他物质都是冻结的，所以可以很单纯的了解电子在基础物质的行为特性。
温昱杰举例，水、金属、半导体、超导体等等。他认为这类研究有助于研发半导体这类涉及电子在材料之间转移或散射等现象，会影响大家去研究、发展新的材料，帮助量子材料科学的发展，预期会让半导体元件性能更进步。
责任编辑：李沐恩#
