秤是我們熟悉的用品。然而，您聽說過“光秤”嗎？上海交通大學朱卡的教授就發(fā)明了這樣一個為原子和質(zhì)子等微觀粒子“稱重”的秤。它用全光學的方法代替了傳統(tǒng)的電學測量，被美國物理學會認為“有望帶領納米科學進入一個嶄新的測量領域。”
朱卡的教授告訴記者，在量子信息和量子測量技術迅猛發(fā)展的今天，對量子奇異世界的探索已成為各國研究學者的不懈追求。他和他所指導的李金金博士以量子光學和納米材料為研究基礎，在國際上首次提出了納米光學質(zhì)譜儀，也就是“光秤”，可以對生物DNA分子的質(zhì)量、染色體的質(zhì)量以及中性原子的質(zhì)量進行無損高精度的光學測量。
現(xiàn)有的測量方法無法精確到單個原子的測量，而只能用一堆原子作為測量單位進行反復測量，然后再進行估算原子的質(zhì)量。那么怎樣用“光秤”來測出一個原子的質(zhì)量？朱卡的教授介紹，把待測原子放在一個碳納米管表面，然后用兩束強弱不同的光同時照在碳納米管上，此時探測弱光的吸收譜，就可以精確得到碳納米管的振動頻率。我們要先后兩次測量碳納米管的振動頻率，得到放入原子前后碳納米管的振動頻率的變化量，通過計算就能得到落入碳納米管表面的單個原子的質(zhì)量。“其實這里并沒有包含物理學上的什么新方面或新原理，但以前卻從來沒有人考慮過這樣一個方案。”
據(jù)朱卡的教授估算，通過全光控制的“光秤”，其靈敏度和精確度比傳統(tǒng)的電學質(zhì)譜儀高出了將近三個數(shù)量級。
對單個中性原子的測量研究已告一段落，目前朱卡的教授團隊正在研究通過“光枰”來對單個質(zhì)子或中子進行測量。他們還希望把“光秤”應用到生物DNA分子的研究中去。據(jù)介紹，傳統(tǒng)的癌變DNA分子的質(zhì)量應與正常的DNA分子是不完全一樣的，利用高精度“光枰”稱重，或許可以更早更準地檢測到癌細胞的存在。