清大研發埃秒極紫外脈衝光 捕捉奈米世界電子運動

清華大學研究團隊研發展頻壓縮技術，成功產生埃秒極紫外脈衝光。（清大提供／王惠慧新竹傳真）

清華大學研究團隊成功產生埃秒極紫外脈衝光。（清大提供／王惠慧新竹傳真）

清大電機系副教授陳明彰、核工所副教授林明緯組成的研究團隊，研發出高效率脈衝壓縮技術，成功產生「埃秒極紫外脈衝光」，如同1臺「奈米照相機」，可捕捉到最小5奈米的物質在埃秒速率快速移動的清晰影像，成果已申請歐美及臺灣專利，並登上國際頂尖期刊《科學進展》（Science Advances）。

清大陳明彰、林明緯團隊研發出高效率脈衝壓縮技術，成爲全世界第1個把摻鐿雷射壓縮到3000埃秒的團隊，並將此光源聚焦到惰性氣體，進一步產生僅有290埃秒的極紫外脈衝光，創下新紀錄。

「因電子非常小，移動速度非常快，要看清電子在奈米世界動態十分困難，」陳明彰說明，就像拍攝振膀蜂鳥，若快門不夠快，會產生殘影，奈米世界的照相機，必須同時有極微小物質的空間解析能力，以及極快運動速度的時間解析能力。

陳明彰指出，波長最短的紫光約400奈米，而肉眼不可見的極紫外光波長約爲10奈米，空間解析度最佳；而採用更短的脈衝雷射，能讓奈米照相機的快門開關速度更快。

爲了讓每發脈衝雷射的時間更短，清大團隊研發出獨創「展頻壓縮」技術，先激發更多新頻率光波，再將不同頻率光波的波峰對齊在同一時間點疊加，經過多次展頻與壓縮後，逐步縮短脈衝的時寬，併產生更高的雷射波峰。藉此技術，脈衝光的寬度可從16萬埃秒壓縮至290埃秒，總壓縮率達550倍。

陳明彰說，一般相機最快的快門爲千分之一秒，而埃秒等級照相機快門喀嚓一次所需的時間僅是它的十兆分之一，能精確地拍下電子的運動，未來應用於電晶體及記憶體的設計改良，可望大幅提升電腦及通訊速度。

研究團隊中的副教授林明緯則負責模擬，確定「展頻壓縮」架構的物理機制，團隊成員還包括博士生蔡明憲、研究助理樑安媛、博士後研究員蔡嘉倫，以及博士生賴柏維。