葵子麝香

2009年7月，据俄罗斯《纽带》网报道，一个国际性研究小组日前成功研制出了一种可用于生产“透视”摄像机的新技术。这项技术的基础是一种纳米级的电子管，借助它，摄像机将能够在一、二十米外看到隐藏在衣服下的武器、装饰品和其他物品。这种“透视”摄像机被称为太赫兹摄像机，其神奇的透视效果是通过接收物体辐射出的频率在0.1至10太赫兹范围内的电磁波而获得的。所谓太赫兹波是指频率在 0.1至10太赫兹范围内的电磁波，在电磁波谱上位于微波和红外线之间。 　　这种频率的电磁波具有较强的穿透能力，可以非常容易地穿过纸张、塑料、棉布和各种 衣物。所有人和物体都会放射出自然的低水平的电磁辐射，但它们发出的波的信号是不同的。借助物质的这一特性，通过特殊的接收设备便能够绘制出物体的形状。 　　与 X射线、毫米波、红外光等类似，太赫兹波也可以成像，但它具有穿透力强、清晰度高、辐射量小的特点。太赫兹波的另一大专长就是辨别物体的化学性质，它甚至 能分辨出被检查物是爆炸物还是药品。除在反恐方面的应用之外，太赫兹波在物理学、医学成像、通讯等方面都具有重大的应用前景。 　　科学家们指出，通过获取太赫兹电磁波来成像的设备不但可用来诊断疾病，还可用于制作监测武器和各种违禁品的安检设备。 　　虽然研究人员早在上世纪90年代便认识到太赫兹波的存在，并认为可借助纳米级的电子管接收到它们。但这一想法直到不久前才真正地成为现实。在科学家们的不懈努力下，一种基于纳米电子管的透视摄像机终于问世。 　　至于制作投射摄像机的成本，科学家们指出，在实现大规模生产的情况下，这种太赫兹成像设备的价格将不会很高，而且，其还能够在常温下工作。

康宁用“心”做反应让阅读成为习惯，让灵魂拥有温度背景介绍目前，连续流技术已经成为药物研发和连续化生产的热门技术之一，香水行业的发展也可以受益于该技术。具有麝香气味的(R)-麝香酮（ 化合物1，见图1）在香水中占据特殊地位，这类化合物是从麝的腺体分泌出来的，经常被用作香水基调。图 1. 具有麝香气味的大环分子 1-5 示例（带圆圈的数字是指环的大小）麝香香氛还包括图1中来自麝香籽油的植物性麝香香料（化合物3）、兰花香味中花香的成分大环内酯（化合物4 ）和来自当归根油的大环内酯（化合物5）。传统釜式工艺合成香料工业相关的中型环和大环，使用高浓度的过氧化氢，并且中间体三过氧化物（化合物7）需要高温热裂解（方案1）。反应风险等级高，工业化生产存在较高风险。图2. 方案 1 Story法：釜式条件下从环己酮（化合物6）两步合成 1，16-十六烷内酯（化合物4）和环十五烷（化合物8）本文是Leibniz University Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）有机化学研究所Alexandra Seemann等人的研究工作，该研究成果2021年5月发表在了JOC上。。我们来看看作者如何在极端条件下，用连续流的方法来合成具有麝香气味的大环化合物。同时，如何通过分离来解决多步反应和操作的连续化。图3.连续流工艺合成中环和大环化合物研究过程：一、改变溶剂，打通连续流工艺研究者优化了连续流条件下环己酮三过氧化物（化合物7）的氧化过程。将三种反应组分（环己酮、98%甲酸，以及30%过氧化氢与65%硝酸混合液）单独储存并使用三台进料泵分别输送。出于生产安全和成本考虑，溶剂使用甲酸代替釜式工艺用的较危险的高氯酸。图4.环己酮（6）氧化成环己酮三过氧化物（7）的连续流工艺流程图三台泵在室温下将反应物送至PTFE材质的反应器中反应。当使用小内径管道反应器或使用有静态混合器的反应器时，两相系统的均匀性达到最佳。环己酮三过氧化物（7）的产率为48%。二、巧妙使用膜分离器连接热解反应为了实现多步连续生产具有商业价值的化合物4和8，需要增加单独的分离步骤，用以分离过量的H2O2，以避免过量的H2O2高温分解引发危险。作者采用了由两块不锈钢板和分离膜组成的膜分离器，研究了配备不同孔径的疏水PTFE膜的分离效果，使用1.2μm的分离膜，效果最好。将分离器出口流出的有机相收集在烧瓶中，并通过一台HPLC泵直接泵送至不锈钢环形反应器，高频电磁感应加热至270℃进行热裂解反应。三、氧化-分离-热解连续合成作者通过使用感应加热技术对三过氧化物7进行热解，从而形成具有重要生产意义的大环产物。图5.多步(氧化-分离-热解)连续合成工艺流程（泵流量设置及反应参数）综上多步连续合成工艺中，第一步的初始氧化在PTFE反应器中进行（V=113 mL，⌀ = 2.4mm），温度为室温，停留时间为93分钟；第二步反应停在不锈钢环流反应器中，反应温度270℃，停留时间为12分钟。通过GC分析，两步的总收率：化合物4为10%，化合物8为25%，与釜式条件下获得的收率相似（化合物 4为14%，化合物8为23%）。最后，作者对脂肪族和乳糖大环进行GC-O（gas chromatography-olfactometry，气相色谱嗅觉测定法）气味分析。结果表明，以下3种大环内酯显示出强烈的麝香酮气味。研究结果：作者提出了一个多步连续合成工艺（氧化、分离和热解），从环酮开始生产大环十六烷内酯和环十五烷等化合物，且该方法具有一定的普适性；连续合成所得的部分化合物有经过气相色谱嗅觉测定法表征，具有麝香酮气味；连续流工艺成功地进行了危险化学品如65%浓度的硝酸，30%浓度的双氧水，以及不稳定的过氧化物中间体等的处理，可以大大提升生产的安全性；香水行业可以从先进的连续流技术中受益。参考文献：DOI 10.1021/acs.joc.1c00663编后语康宁微通道反应器可用于中间体不稳定、强放热等危化反应。康宁反应器可以与Zaiput液液分离器、在线核磁等PAT技术联用，实现目标产物的连续合成、分离或提纯。康宁微通道反应器在香精香料行业也有很多成功的应用案例，在解决安全问题的同时，反应效率和收率都得到了提高。欢迎您拨打400-812-1766 联系康宁反应器技术了解详情。

近日，华中科技大学光学与电子信息学院教授和团队， 通过获取光场相位信息，实现了 256 万亿帧/秒的拍照帧率，借此造出目前世界上最快的光场摄像机之一。图 | 李政言（来源“”）在评审相关论文时，一位激光脉冲时空测量领域的专家表示，该课题组制作的超快光场摄像机是领域内多年来极度渴望的仪器和技术。在应用前景上，表示：“我们期待超快光场摄像机在两方面取得应用，一方面是服务大型激光装置，另一方面是服务工业应用。”就大型激光装置来说，面向高能量密度物理、强场物理等前沿科学和能源、以及国防安全等战略应用的需求，中国、欧洲、和美国都已建设了一批超大能量脉冲激光装置。然而，这类装置重复频率极低。并且，巨大的光束口径导致激光脉冲光场存在复杂的时空耦合。因此，需要先进的光场时空诊断设备，引导激光装置进行优化，并为物理实验的理论分析和数值仿真，提供初始输入激光信息。就工业应用来说，激光精密加工有两个趋势，一是超快化甚至飞秒化，即使用飞秒激光作为光源，借此实现冷加工并提高精度；二是智能化，即以在线方式观测材料的特性，并对激光参数做出调整。所以，通过安装超快光场摄像机模块，有望让激光精密加工设备长出一只“眼睛”，也即通过实时采集探针光信号、以及观测材料超快时间尺度相应，来对加工工艺做出动态优化。（来源：Light: Science & Applications）以较低成本实现极高的时间分辨率尽管成果很新，但是背景很“旧”，这要从 144 年前说起。1878 年，美国摄影师埃德沃德迈布里奇（Eadweard Muybridge）使用安置在赛道上的 12 台照相机，来拍摄奔跑的赛马。借此证明马在奔跑时会四个蹄子同时离地，解决了几个世纪以来画家和艺术家的困惑，并给电影发明带来了灵感。时隔一百多年，2018 年诺贝尔物理学奖部分授予杰哈莫罗（）和唐娜斯特里克兰（）这两位科学家，以对他们发明的高功率超快激光的啁啾脉冲放大技术（Chirped Pulse Amplification, CPA）做出表彰。在激光精密加工、近视的激光视力矫正、惯性约束核聚变等高功率超快激光的应用中，每一个超快激光脉冲仿佛一匹光速奔跑的“赛马”，在各类物质的“赛道”上穿行时。对于激光脉冲和物质特性在极短时间内的演化现象，人们同样充满好奇，希望像迈布里奇那样为激光与物质相互作用的过程“拍摄电影”。（来源：Light: Science & Applications）基于此，制作了这台超快光场摄像机 。在超快光学领域中，它能为激光脉冲和激光照射的物质“拍摄电影”，并同时具有空间分辨和时间分辨的单发测量能力。几十年来，尽管在超快光学领域出现了大量时间分辨测量技术，但多数方法主要测量不同时刻下某个物理量的演化，普遍缺少空间分辨能力；要么得让激光脉冲的“赛马”多次跑过物质“赛道”进行重复测量。而超快光场摄像机只需激光脉冲一次性地作用于物质，它记录的是光速飞行的激光脉冲通过某个特定位置时，位于这一位置光场的二维空间分布。这样，人们就能一次性得到激光脉冲三维时空分布的“电影”。而实现单发光场摄像的难点在于，如何使用常规照相机的等二维阵列式探测器，来一次性地记录三维数据。研究中，该团队借鉴了压缩感知概念，在前人光学压缩成像技术的基础上，将待测光场的三维信息“压缩”到二维探测器上并进行一次性采集，从而实现了摄像机的功能。此外，不同于一般摄像机或探测器记录的是光强度信息，超快光场摄像机的记录包括振幅和相位信息在内的“光场”信息。对于表征超快激光脉冲来说，获取光场信息是非常重要的，它既决定着激光脉冲中各个颜色成分的时间先后关系，还决定着影响聚焦和成像质量的空间波前分布。另外，在对激光照射物质的探测过程中，获取探针光束的完整振幅和相位信息，可以帮助人们完整了解物质不同位置的光学性质，同时获取折射率、吸收率等重要参数的空间分布。该成果的另一亮点在于，超快光场摄像机以较低的成本，实现了极高的时间分辨率或“电影”帧率。日常生活中，我们观看的电影帧率一般为 24 帧/秒，最高可以达到 120 帧/秒，仅能满足人眼视觉暂留效应的要求。而团队的超快光场摄像机，记录的是光速飞行的超快激光脉冲的“赛马”过程，即在各类物质“赛道”上奔跑的过程，需要观测飞秒（10 -15 秒）时间尺度内发生的事件，所需的帧率在万亿帧/秒量级。近日，相关论文以《单次压缩光场形貌》（）为题发表在 Light: Science & Applications 上，唐浩程和门庭为共同第一作者，担任通讯作者 [1]。图 | 相关论文（来源：Light: Science & Applications）为超快时间尺度内发生的任意事件拍摄电影据介绍，课题组的目标是为超快时间尺度内发生的任意事件“拍摄电影”。这项工作最早要追溯到十四年前读博期间。他说：“2008年 8 月开始我到美国德克萨斯大学奥斯丁分校读博士，第一次见到导师 教授他就给我指派了博士论文课题：为超高强度超短激光脉冲在等离子体中激发的光速传播的尾波‘拍摄电影’，这样就可以对基于等离子体尾波的新一代桌面型电子加速器提供实时诊断。”这是一个挑战性极高的课题，经过六年的努力，只能部分地解决这一问题。例如，在测量技术方面，他和当时的所在团队发展了一种基于多束探针光和断层成像技术（tomography）的方法，可以为光速飞行的折射率结构拍摄“电影”[2]，并被 Nat. Phot. 以 News & Views 文章的形式再次进行报道。后来，他还观测到了等离子体尾波纵向结构的演化规律 [3]。然而，为激光驱动的等离子体尾波“拍摄电影”的梦想一直没能实现，主要难点在于无法在单发条件下，用二维探测器记录三维数据信息。2014 年，的合作者 （现为加拿大魁北克大学应用计算成像实验室教授），发表了基于压缩感知概念的超快照相技术的论文 [4]，对前者解决等离子体尾波电影拍摄中遇到的维度问题，带来了极大启发。然而，超快压缩照相技术获得的是光场的强度时空分布信息。另一方面，等离子体尾波主要调制探测激光的相位。那么，如何使用超快压缩照相技术来同时测量包含振幅和相位的光场信息，就成为亟待解决的问题。同时，这也是研究基于压缩感知的超快光场摄像机的问题来源。2017 年，回国入职华中科技大学，经过前期实验室建设和武汉疫情，他和团队终于在 2020 年秋季，开始了针对超快光场摄像机的研究。（来源：Light: Science & Applications）“研究早期充满了挣扎，一方面我们需要反复试错以完成实验系统光学设计和成像质量的不断优化，另一方面激光光场高光谱图像的压缩感知重构技术以及相关算法，对我们来说是新事物，需要不断积累经验。”他说。在这过程中，非常感谢负责具体实验和数据处理工作的研究生唐浩程和门庭，以及 教授和他的学生 Xianglei Liu。他继续说道：“唐浩程和门庭当时是刚刚入学的一年级研究生，面对陡峭的学习曲线虽然也曾抱怨这个课题‘就像要去五金店里翻找一些零件组装成一部汽车’，但凭借扎实的理论实验基础和顽强的毅力，以及合作者在压缩照相重构算法方面的有力支持，终于克服了种种困难。”到 2021 年秋，他们终于能以较好的可靠性，实现飞秒激光脉冲的超快光场摄像机，并利用它对光速飞行的激光等离子体电离前沿进行表征测量。（来源：Light: Science & Applications）然而，对于超快光场摄像机的探索并未结束。因为，为等离子体尾波“拍摄电影”的梦想并未实现。“也许我们已经找到更好的途径，离目标更近了一些，但仍需要朝着既定方向努力工作。进入 2022 年，我们继续进行超快光场摄像机相关的研究，并取得了一些进展，主要体现在进一步提高系统稳定性和可靠性、获取更全面的矢量光场信息、探索更多的超快光场摄像机应用等。”表示。如今，2022 年即将迎来尾声。对于更久之后的规划，他表示：其一，将进一步完善超快光场摄像机技术。目前的方法基于标量光场的假设，只测量了待测光场的振幅和相位信息。但是，实际的光场具有矢量形态的电 磁波，这时面对待测光场的偏振态以及矢量特征，就得做出完整的测量。其二，他计划完成一些基于超快光场摄像机的典型泵浦-探测实验。泵浦-探测实验，是探索物质超快时间尺度属性的有力工具。因此，他希望使用超快光场摄像机，来为探针光拍摄光场“电影”。其三，他也打算实现一些基于超快光场摄像机的应用。基于此，希望与领域内专家展开更多合作。尤其是在大型激光科学装置上，他期待能研发出一种实用的、小型化的超快激光光场时空表征仪器。而在工业应用方面，他将继续耕耘于为未来的超快激光加工设备配备一双“眼睛”，从而实现基于材料特性实时观测的智能加工。参考资料：1.Tang, H., Men, T., Liu, X. et al. Single-shot compressed optical field topography. Light Sci Appl 11, 244 (2022). https://doi.org/10.1038/s41377-022-00935-02.Z. Li, et al., Nat. Commun. (2014) 5, 30853.Z. Li et al., Phys. Rev. Lett.(2014) 113, 0850014.L. Gao, J. Liang et al., Nature (2014) 516, 74–77