一門嶄新的學科——激光化學
近年來,隨著激光技術的應用和發展,在化學領域中出現了一門嶄新的學科——激光化學,它的出現為化學園地帶來了新的生機。
眾所周知,化學反應往往需要提供能量才能發生,由於激光具有能量集中、溫度高、容易控製等優點,所以激光是為化學反應提供能量的一種極好方式。激光具有一定的頻率,當它的頻率與一些分子中的化學鍵的振動頻率相同時,產生共振效應,使化學鍵被激後而斷開,從而促使反應的發生。實驗證明,激光能引發和加速許多化學反應,在常規條件下極難進行的某些化學反應用激光卻很容易使之發生。
組成物質的分子或原子具有不同的振動頻率。同一反應體係中的分子或原子在接受激光的能量時,有的分子或原子被激發,有的不能被激發,處於激發態的分子原子的物理和化學性質與未激發的分子或原子有很大不同,在反應活性、電離能和離解能等方麵表現出很大的差異,因而激光對化學反應就會產生選擇性。科學家們利用這種選擇性,使化學領域中的許多難題得到圓滿地解決。
稀土元素是現代經濟建設的一類重要元素。但由於稀土元素的性質彼此非常相似,常常伴生在一起,因此分離它們便成了稀土工業的艱巨工作。現在有了激光的幫助,這個工作變得容易多了。人們首先利用氧化劑和一定頻率的激光,使得其中的一種元素與氧化劑反應從而價態升高,而其它稀土元素由於未被激發,則不與氧化劑反應。處於不同價態的稀土元素在化學及物理性質方麵具有很大的不同。據此,人們就很容易將高價稀土元素與其它低價元素分開。通過更換不同頻率的激光,稀土元素便能被逐一分離。
由於同位素的性質十分相似,同位素的分離也是國防工業的一大難題。人們同樣利用激光這把利器,成功地對好多種同位素進行了分離。在分離14N和15N的過程中,科學家利用TEACO2激光器將反應池中的14NH3和15NH3的混和氣體中15NH3分子激發到第一振動態,然後用空氣放電火花裝置產生紫外輻射,使受激發的15NH3進一步分解,成功地分離出15N同位素。
可以預料,隨著人們對激光技術研究的進一步深入,激光必將為化學工業做出更大的貢獻。