激光瞬间揭露能量转移 有助于催生效率更高的太阳能电池

　　光合作用(photosynthesis)是大自然从太阳获取能量的最有效方法之一，而拜角度解析同调(angle-resolved coherent, ARC)混光技术之赐，科学家对于光合作用的能量转换能效率为何如此高，又有了进一步的了解。这项技术可以应用于时下的太阳能装置中，或许有助于催生效率更高的太阳能电池。

　　爱尔兰都柏林大学的Ian Mercer表示，光合作用是分子有效率转换能量的例子，虽然科学家知道电子是能量转换的媒介，但仍不清楚电子互相传递能量的规则。研究人员以往是利用激光以及四波混频(four-wave mixing)的原理，来探讨电子在分子中复杂的交互作用，但往往会遇到样品因曝光太久而变质以及需要消耗大量计算机资源处理数据的问题。

　　Mercer表示，ARC技术比以往的四波混频快上1015倍，它能平行给出反应瞬间电子能量传递的大量数据，不再需要计算机处理。ARC系采用脉冲能量为毫焦耳、重复率为千赫兹的飞秒激光，研究人员将波长800 nm频、宽30 nm、宽度30 fs的激光脉冲打入一公尺长且充满惰气的空心光纤，得到波长从650 nm横跨至900 nm的宽带同调脉冲，因此能同时侦测样品分布宽广的能阶。

　　接着脉冲会经过置于望远镜物点(object point)上的衍射光栅，产生四道光束，研究人员遮断其中一道并将剩余三道光束聚焦至在位于像点(image point)的样品上。由于守动量守恒，光束会以特定角度离开样品，在这些角度设置CCD，就能够得到散射光的实时图像。Mercer等人利用色散将这些图像沿着对角线展开，并观察相对对角线的偏移量，以了解电子在分子中的作用情形，例如水平方向偏移量即是代表电子之间强烈的相互耦合。

　　研究人员已成功探查了名为LH2的光合蛋白质，他们现在正研究一种光伏聚合物。Mercer强调，这项技术的实时性，让人们藉由一道激光脉冲就能研究小体积且高密度的样品。详见Phys. Rev. Lett. 102 057402 (2009)。