追求更高的速度并不只是運動員的專利。研究人員也可以用他們的發(fā)現(xiàn)實現(xiàn)這樣的壯舉。美國國家科學(xué)研究院（INRS）Jinyang Liang教授和他的團(tuán)隊就是如此，他們的研究成果最近發(fā)表在《自然·通訊》（Nature Communications）上。

該研究小組位于國家科學(xué)研究中心的能源材料電信研究中心，他們開發(fā)了一種新型超快攝像系統(tǒng)，每秒可捕捉高達(dá)156.3萬億幅畫面，精確度令人驚嘆。這是首次實現(xiàn)單次拍攝超快消磁的二維光學(xué)成像。

這種名為 SCARF（掃碼孔徑實時飛秒攝影）的新設(shè)備可以捕捉半導(dǎo)體中的瞬態(tài)吸收和金屬合金的超快消磁。這種新方法將有助于推動現(xiàn)代物理學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)、材料科學(xué)和工程學(xué)等廣泛領(lǐng)域的知識前沿。

a.SCARF系統(tǒng)示意圖。CCD 電荷耦合器件、G1–G2 光柵、L1–L4 透鏡、M1–M2 反射鏡。b.SCARF的運作情況，并附有說明性數(shù)據(jù)。

在過去的基礎(chǔ)上不斷進(jìn)步

Liang教授是世界知名的超快成像先驅(qū)。2018 年，他作為主要開發(fā)者實現(xiàn)了該領(lǐng)域的重大突破，為 SCARF 的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

到目前為止，超快相機(jī)系統(tǒng)主要采用逐幀順序捕捉的方法。它們通過簡短、重復(fù)的測量獲取數(shù)據(jù)，然后將所有數(shù)據(jù)拼湊在一起，制作成一部電影，重建觀察到的運動。

Liang教授解釋說："然而，這種方法只能用于惰性樣品或每次都以完全相同的方式發(fā)生的現(xiàn)象。易碎的樣品，更不用說不可重復(fù)的現(xiàn)象或速度超快的現(xiàn)象，都無法用這種方法觀察到。例如，飛秒激光燒蝕、沖擊波與活細(xì)胞的相互作用以及光學(xué)混沌等現(xiàn)象都無法用這種方法進(jìn)行研究�！�