本世纪最大科学成果之一的量子学理论确立以来,对如何观察、控制分子的量子状态,探索分子量子状态与物质性质的关系成了近年来科技界的重要研究课题.
半个世纪以来,由于激光、半导体和光学技术的迅速发展,目前,科学家已经实现了对单个分子的观察和动力学控制. 在分子科学的微观领域中,科学技术工作者已开始利用激光技术进行分子的设计,化学反应过程中的观察和控制. 在化学领域中,利用激光技术进行基础和应用研究已经相当普遍,而在同位素分离和光化学反应(光合成、光分解、光催化)等方面出现的大量科技成果引起了国际学术界的极大关注.
为此,科技工作者对利用激光能动控制化学反应过程中的物质量子状态,促使物质性质发生积极变化的研究和应用展开充满希望,期待着激光的量子控制技术在今后的化学、生物医学以及工业等领域中发挥更大地作用.
激光在化学反应中的量子控制方法大体上可分为两类:激光相干量子控制法和激光时间分辨量子控制法.
激光相干量子控制法的原理是: 利用一定位相的多束连续发射的激光激发分子,同时调节激光束的相对位相变化来控制分子的光学跃迁.
激光时间分辨量子控制法的原理是: 利用可与核运动周期相比拟的具有高速时间分辨机能的激光脉冲束激发分子,由激光和核的相互作用产生的局域能量来控制分子的量子状态.
近年,环境和能源等问题的解决已成为影响人类生存和社会发展不可缺少的重大课题. 因此,人们对利用激光技术在核聚变、提高光能变换效率、新型材料研制、改善和控制化学反应中的污染物等方面出现的科技成果给予了高度的评价. 最近,新的理论和实验进展表明:利用激光在化学反应中的量子控制技术可以提高化学反应的效率、缩短和减少化学物质合成与精制的繁琐步骤,以及控制化学反应过程中的有害生成物. 同时,对在实际应用中如何降低化学反应中量子控制的成本、简便地控制核运动等课题也正在研究之中.

