王野,张嵩*,张冰

(1 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院,波谱与原子分子物理国家重点实验室,湖北 武汉 430071;2 中国科学院大学,北京 100049)

0 引言

原子构成了分子,进而组成了各种宏观物质。由于其结构、性质,以及行为的复杂性和差异性,物质分子最终表现出来的功能也不一样。人们对物质在分子水平上的认知主要来自两个方面:一个是空间尺度上,一个是时间尺度上。对于分子在空间尺度上的认知主要来自对分子结构的解析,而在时间尺度上的解析则主要是对分子各种动力学行为的探测。例如,光合作用是维持地球上各种生命活动的最重要的反应之一,同时光合细菌也是地球上最早出现的生命之一。对于该反应,在空间结构上,人们已经解析了紫色光合细菌光反应中心的晶体结构,这是世界上第一个膜蛋白晶体结构[1]。Deisenhofer、Huber 和Michel 因此获得1988 年的诺贝尔奖。但紫色光合细菌是如何实现光合作用的,还需要进一步了解光系统中光诱导电荷分离和能量传递过程[2-4]。在光系统II 中,外部捕光色素吸光后,紧接着会发生一系列从捕光色素到反应中心的能量传递过程[5-7]。这些分子间的能量传递行为都在超快时间尺度上完成,需要利用具有更高时间分辨率的光谱学技术。随着激光光谱技术的进步,人类能看到的物体越来越小,能看到的分子运动越来越快,值得一提的是2005 和2018 年诺贝尔物理学奖分别授予了基于飞秒激光的光梳技术和啁啾脉冲放大技术,这些技术的快速发展使得人类对微观世界的认识也越来越深入。……