Lézerek a kémiában Irodalom: Anthony E. Siegman: Lasers, University Science Books, 1986. William T. Silfvast: Laser Fundamentals, Cabridge University Press,

Az előadások a következő témára: "Lézerek a kémiában Irodalom: Anthony E. Siegman: Lasers, University Science Books, 1986. William T. Silfvast: Laser Fundamentals, Cabridge University Press,"— Előadás másolata:

1 Lézerek a kémiában Irodalom: Anthony E. Siegman: Lasers, University Science Books, 1986. William T. Silfvast: Laser Fundamentals, Cabridge University Press, 2nd ed. 2004. David L. Andrews: Lasers in Chemistry, Springer, 1997. Halina Abramczyk: Introduction to Laser Spectroscopy, Elsevier, 2005. H. Telle, A. G. Urena, R. J. Donovan: Laser Chemistry, Wiley, 2007. Demtröder: Laser Spectroscopy, 4th Ed, Springer, 2007. Gerald R. Van Hecke and Kerry K. Karakstis: A Guide to Lasers in Chemistry, Jones and Bartlett Publishers, 1998. Anne B. Myers, Thomas R. Rizzo (Editors): Laser Techniques in Chemistry, Wiley, 1995. Ahmed H. Zewail: Laser Chemistry Applications, (Photochemistry and Photobiology, Vol.1.), Gordon & Breach Publishing Group, 1983.

2 A speci tematikája I.Bevezetés, történeti áttekintés II.A lézerek működésének elvi alapjai III.Lézerforrások IV.A lézersugár „manipulálása” V.Lézer-spektroszkópiai módszerek VI.Lézerekkel kiváltott kémiai reakciók VII.Természetes lézerek VIII.Egyéb alkalmazások

3 Miért különleges a lézerfény? Nagy teljesítmény Kollimált („párhuzamos” fénynyaláb) Monokromatikus Koherens (elektromágneses sugarak azonos fázisban) Rövid impulzusok (akár as – fs!)  rengeteg alkalmazási terület

4 A lézerek felfedezésének története 1916 Albert Einstein: „kvantum átmenetek” (feketetest sugárzás magyarázata, stimulált emisszió alapelve, Einsten-féle A és B koefficiens) 1924 Van Vleck: „stimulált emisszió” kifejezés 1924 Richard Tolman: „erősítés stimulált emisszió (negatív abs.) segítségével” ötlete (Phys. Rev. 23, June 1924) 1946 Felix Bloch, W. W. Hansen, Martin Packard (Stanford University): NMR-kísérlet első publikált populáció inverzió! fizikai Nobel-díj: 1952 1947 Gábor Dénes: holográfia alapelve kivitelezés lézerekkel Nobel-díj: 1971 1940 Valentin A. Fabrikant: Populáció inverzió lehetőségének felvetése 1928 Rudolph W. Landenburg: Stimulált emisszió („negatív abszorpció”) kísérleti biz.

5 A lézerek felfedezésének története Nobel-díj (1964): Townes, Basov and Prokhorov MASER: Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation (szkeptikus kollegái: Means of Acquiring Support for Expensive Research) 1951 Charles H Townes (Columbia University): első MASER 1951 Joseph Werber (University of Maryland): MASER független feltalálása 1951 Alexander Prokhorov, Nyikolaj Basov (Lebegyev L., Moszkva): MASER függ. f. (Phys. Rev. 95, 282, 1954, Phys. Rev. 99, 126, 1955.)

6 A lézerek felfedezésének története 1957 Gordon Gould (Columbia University): a lézerek működési elve („30 éves sza- badalmi haború”) LASER: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation 1958 Arthur L Schawlow and Charles H Townes (Columbia University): első cikk „optikai” MASER működési elvéről (Phys. Rev. 112, 1940, 1958) 1960 szabadalom 1960 Theodore Maiman (Hughes Research Laboratories): első működő rubin lézer (Nature, 187, 493, 1960)

7 A lézerek felfedezésének története 1960 Peter Sorokin és Mirek Stevenson (International Business Machines Corporation ): Uránium lézer (második lézer, Phys. Rev. Lett. 5, 557, 1960) 1961 A. G. Fox és T. Li (Bell Labs.): elméleti cikk az optikai rezonátorokról (Bell Syst. Tech. J. 40, 453, 1961) 1961 Ali Javan, William Bennet Jr., Donald Herriot (Bell Labs.): első He-Ne lézer (Phys. Rev. Lett. 6, 106, 1961) 1962 Robert Hall (General Electrics): első félvezetőlézer (R. N. Hall, G. E. Fenner, J. D. Kingsley, T. J. Soltys, and R. O. Carlson, Phys. Rev. Lett. 9, 366, 1962) 1964 J. E. Geusic, H. M. Markos, L. G. van Uiteit (Bell Labs.): első Nd:YAG lézer 1964 Kumar N Patel (Bell Labs.): első CO 2 lézer 1964 W. Bridges (Hughes Labs.): első argonion lézer 1965 G. Pimentel, J. V. Kasper (University of California, Berkley): első kémiai lézer 1965 Weaver: Mézerek (később lézerek) felfedezése a csillagközi gázokban 1966 W. Silfvast, G. Fowles and Hopkins (University of Utah): első fémgőzlézer 1966 P. Sorokin, J. Lankard (IBM Labs.): első festéklézer 1961 Columbia-Presbyterian Hospital: első orvosi alkalmazás

8 A lézerek felfedezésének története 1970 Nyikolaj Basov (Lebegyev Lab., Moszkva): első excimer (Xe 2 ) lézer 1974 J. J. Ewing és C. Brau (Avco Everet Labs.): első nemesgáz-halogenid excimer 1977 J. M. Madey (Stanford University): első szabadelektron lézer 1980 Geoffrey Pert (Hull University, UK): röntgen lézerfény generálása 1974 CO 2 planetáris (Vénusz, Mars) lézerfényforrások felfedezése 1981 A. Schawlow és N. Bloembergen: fizikai Nobel-díj nemlineáris optikáért és lézer-spektroszkópiáért 1981 D. Mattew (Livermore Labs.): első „laboratóriumi” röntgen lézer 1980 S. Chu, C. Cohen-Tannoudji, W. D. Phillips: atomok lézeres hűtése, fizikai Nobel-díj: 1997 2000 Z. Alferov: fizikai Nobel-díj (megosztva) miniatűr félvezetőlézerekért (1963) 1999 A. Zewail (California Institute of Technology) kémiai Nobel-díj kémiai reakciók fs-os lézeres követéséért 2002 K. Tanaka: kémiai Nobel-díj MALDI (Matrix-Assited Laser Desorption/Ionisation) További érdekességek: http://www.stanford.edu/~siegman/CLEO_plenary_text.pdf

9 A lézerek felfedezésének története

10 A „laser” szó előfordulása az American Chemical Society folyóirataiban

11 Lézerek alkalmazási területei Alapkutatás Fizika: lézerek fejlesztése, pontos időmérés (atomóra), atomok hűtése lézerrel, irányított magfúzió Kémia: fotokémia, spektroszkópia, fs-os kinetikai mérések, elpárologtatás, CVD, és sok egyéb! (Lásd speci!) Biológia: spektroszkópia, transzportfolyamatok Környezetanalitika Légköranalízis, pl. LIDAR (Egyéb, lásd speci!) Csillagászat Természetes mézerek/lézerek, Hold-Föld távolság pontos mérése (Apollo 11) Gyógyászat Diagnosztika, szemműtétek, elzáródott erek nyitása, nagyobb műtétek (lézerkés), rákos sejtek elpusztítása, plasztikai sebészet (pigmentek, tetoválások eltávolítása)

12 Lézerek alkalmazási területei Ipar Fémek vágása, hegesztése (CO 2 lézer), lyukak fúrása (Nd:YAG), nyomdaipar, fotolitográfia (félvezetőgyártás) Telekommunikáció Optikai kábeles adattovábbítás (akár több frekvencián!), műholdak kommunikációja (GPS!) Katonai távolságmérés, lézervezérelt fegyverek és lézer fegyverek („csillagháborús terv”) „Hétköznapi” alkalmazások lézerceruza, CD, DVD, lézer nyomtatók, hologramok, biztonsági berendezések, vonalkód-olvasó, traffipax, „lézer show”