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國(guó)際科研團(tuán)隊(duì)在分子精密光譜領(lǐng)域取得突破 實(shí)現(xiàn)超高精度光學(xué)測(cè)溫與理論檢驗(yàn)

2025年09月24日 10:21:46 來(lái)源：化工儀器網(wǎng) 作者：宋池 點(diǎn)擊量：5612

國(guó)際科研團(tuán)隊(duì)在分子精密光譜領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展。他們開發(fā)的新型光譜技術(shù)將分子譜線強(qiáng)度比測(cè)量精度提升至0.003%，并實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)計(jì)不確定度達(dá)0.5毫開爾文的光學(xué)原級(jí)測(cè)溫，精度較前提升超10倍。

　　近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)分子精密光譜研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合英國(guó)倫敦大學(xué)學(xué)院(UCL)與德國(guó)計(jì)量局(PTB)在分子精密光譜與量子計(jì)量領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。該研究成果于9月17日在國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances)上在線發(fā)表，題為“基于頻率測(cè)量的分子譜線強(qiáng)度比達(dá)到前所未有的精度”。
 

 

　　研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)發(fā)展名為“雙波長(zhǎng)腔模色散光譜技術(shù)（DW-CMDS）”的全新方法，成功將分子躍遷線強(qiáng)度比的測(cè)量不確定度降低至0.003%（十百萬(wàn)分之一水平），較此前國(guó)際最高紀(jì)錄(約0.1%)提升了近兩個(gè)數(shù)量級(jí)。該技術(shù)的核心優(yōu)勢(shì)在于有效消除了測(cè)量過(guò)程中的共模誤差。
 
　　這一技術(shù)突破直接催生了一項(xiàng)革新性的應(yīng)用：實(shí)現(xiàn)了一種基于光學(xué)方案、可直接溯源至玻爾茲曼常數(shù)的原級(jí)測(cè)溫方法。該方法的統(tǒng)計(jì)不確定度低至0.5毫開爾文(mK)，比以往文獻(xiàn)報(bào)道的同類技術(shù)精度提高了超過(guò)10倍。這意味著，未來(lái)在燃燒診斷、同位素分析等需要極高精度溫度測(cè)量的場(chǎng)景中，有可能不再完全依賴傳統(tǒng)的溫標(biāo)傳遞鏈條。
 
　　研究選擇一氧化碳(CO)分子作為測(cè)量對(duì)象，因其是量子化學(xué)理論中研究最為深入的簡(jiǎn)單分子之一。高精度的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為檢驗(yàn)量子化學(xué)理論計(jì)算提供了前所未有的“試金石”。結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)測(cè)量值與之前最高精度的量子化學(xué)從頭算理論預(yù)測(cè)值之間存在約0.2%的系統(tǒng)性偏差。即使與經(jīng)過(guò)修正的理論模型進(jìn)行比較，偏差仍達(dá)到0.02%，顯著大于實(shí)驗(yàn)本身的誤差范圍。這一“高度吻合但仍存差異”的結(jié)果，揭示了分子偶極矩面中此前未被充分認(rèn)識(shí)的電子關(guān)聯(lián)效應(yīng)，將為量子化學(xué)理論的進(jìn)一步優(yōu)化提供關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)基準(zhǔn)。
 
　　研究團(tuán)隊(duì)表示，此項(xiàng)技術(shù)未來(lái)有望擴(kuò)展至更復(fù)雜的分子體系以及在極端物理?xiàng)l件下的測(cè)量，從而為解決量子化學(xué)、天體物理和地質(zhì)化學(xué)等領(lǐng)域的若干關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。
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