光合作用(photosynthesis)是大自然從太陽獲取能量的最有效方法之一，而拜角度解析同調(diào)(angle-resolved coherent, ARC)混光技術(shù)之賜，科學(xué)家對(duì)于光合作用的能量轉(zhuǎn)換能效率為何如此高，又有了進(jìn)一步的了解。這項(xiàng)技術(shù)可以應(yīng)用于時(shí)下的太陽能裝置中，或許有助于催生效率更高的太陽能電池。

　　愛爾蘭都柏林大學(xué)的Ian Mercer表示，光合作用是分子有效率轉(zhuǎn)換能量的例子，雖然科學(xué)家知道電子是能量轉(zhuǎn)換的媒介，但仍不清楚電子互相傳遞能量的規(guī)則。研究人員以往是利用激光以及四波混頻(four-wave mixing)的原理，來探討電子在分子中復(fù)雜的交互作用，但往往會(huì)遇到樣品因曝光太久而變質(zhì)以及需要消耗大量計(jì)算機(jī)資源處理數(shù)據(jù)的問題。

　　Mercer表示，ARC技術(shù)比以往的四波混頻快上1015倍，它能平行給出反應(yīng)瞬間電子能量傳遞的大量數(shù)據(jù)，不再需要計(jì)算機(jī)處理。ARC系采用脈沖能量為毫焦耳、重復(fù)率為千赫茲的飛秒激光，研究人員將波長800 nm頻、寬30 nm、寬度30 fs的激光脈沖打入一公尺長且充滿惰氣的空心光纖，得到波長從650 nm橫跨至900 nm的寬帶同調(diào)脈沖，因此能同時(shí)偵測(cè)樣品分布寬廣的能階。

　　接著脈沖會(huì)經(jīng)過置于望遠(yuǎn)鏡物點(diǎn)(object point)上的衍射光柵，產(chǎn)生四道光束，研究人員遮斷其中一道并將剩余三道光束聚焦至在位于像點(diǎn)(image point)的樣品上。由于守動(dòng)量守恒，光束會(huì)以特定角度離開樣品，在這些角度設(shè)置CCD，就能夠得到散射光的實(shí)時(shí)圖像。Mercer等人利用色散將這些圖像沿著對(duì)角線展開，并觀察相對(duì)對(duì)角線的偏移量，以了解電子在分子中的作用情形，例如水平方向偏移量即是代表電子之間強(qiáng)烈的相互耦合。

　　研究人員已成功探查了名為LH2的光合蛋白質(zhì)，他們現(xiàn)在正研究一種光伏聚合物。Mercer強(qiáng)調(diào)，這項(xiàng)技術(shù)的實(shí)時(shí)性，讓人們藉由一道激光脈沖就能研究小體積且高密度的樣品。詳見Phys. Rev. Lett. 102 057402 (2009)。