无损激光3学者夺物理奖

2018-10-03 14:40:34  阅读 34 次 评论 0 条
■阿什金获悉得奖后在家中留影。 路透社
■阿什金获悉得奖后在家中留影。 路透社

  光镊移动细胞 切割技术应用眼心手术

  激光技术对人类贡献良多,应用範围包括工业生产、医学研究、切除人体组织,以至矫视手术等。瑞典皇家科学院昨日宣布,3名科学家凭激光物理学研究,夺得本年度诺贝尔物理学奖,其中美国科学家阿什金夺得其中一半奖金,另一半奖金则由法国的穆鲁和加拿大女科学家斯特里克兰平分。

  科学家于1960年代开始发展激光技术,阿什金不久后已注意到激光不同一般可见光,其光束波长一致,或可用作移动物质,后来成功研究「光镊」,即利用镜头聚焦激光,以加强激光光束的引力,让粒子移至光束下,被形容为「光之陷阱」。

  「啁啾脉冲放大」技术减激光伤害

  阿什金其后把研究转向生物科技,1987年在一次实验中,发现活细菌也可被激光光束捕捉,但因光束太强而死亡。阿什金最后发现,可利用红外线激光製造光镊以锁住细菌,细菌不但不受破坏,更可在光束下繁殖。科学家此后利用光镊,仔细研究粒子、细胞、病毒等微细物质,甚至可观察驱动蛋白和脱氧核糖核酸(DNA)。由于光镊能移动细胞或病毒,而不会破坏其本身形态,令这项技术在医学和生物科技上广泛应用。

  科学家多年来亦致力提升激光强度,但发现当激光功率愈来愈大,便可能伤害照射对象。穆鲁和斯特里克兰于1985年发表的论文,正是针对这问题,二人公布「啁啾脉冲放大」(CPA)技术,先把原有的激光光束分散,再利用放大器加大激光光波的总功率,最后重新压缩激光,让光线集中在最小範围,变成波长极短而强烈的激光脉冲,能量可增强达1,000倍。

  白内障心血管手术受惠

  激光经CPA加强后的强度极高,足以切割多种物料以至生物组织,而且极为精确,但因波长相当短,故对照射目标没有影响。本世纪初,科学家更在CPA基础上研发出「飞秒激光」,对接受照射一方的伤害进一步减少,技术后来应用于矫视、白内障等眼科手术,减少伤害角膜,每年受惠者数以百万计,经强化后的激光技术亦可用作心血管手术,以至治疗癌症等。

  诺奖评审讚扬3人大幅提升激光技术的精密程度,为激光物理学带来革命,技术不但可应用于工业和医学,未来更有无限潜力,符合以科学造福人群的诺贝尔精神。 ■综合报道

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