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国际科研团队在分子精密光谱领域取得突破 实现超高精度光学测温与理论检验
2025年09月24日 10:21:46
来源：化工仪器网 作者：宋池 点击量：5755
国际科研团队在分子精密光谱领域取得突破性进展。他们开发的新型光谱技术将分子谱线强度比测量精度提升至0.003%，并实现了统计不确定度达0.5毫开尔文的光学原级测温，精度较前提升超10倍。
近日，中国科学技术大学分子精密光谱研究团队联合英国伦敦大学学院(UCL)与德国计量局(PTB)在分子精密光谱与量子计量领域取得重要进展。该研究成果于9月17日在国际知名学术期刊《科学进展》(Science Advances)上在线发表，题为“基于频率测量的分子谱线强度比达到前所未有的精度”。
研究团队通过发展名为“双波长腔模色散光谱技术（DW-CMDS）”的全新方法，成功将分子跃迁线强度比的测量不确定度降低至0.003%（十百万分之一水平），较此前国际最高纪录(约0.1%)提升了近两个数量级。该技术的核心优势在于有效消除了测量过程中的共模误差。
这一技术突破直接催生了一项革新性的应用：实现了一种基于光学方案、可直接溯源至玻尔兹曼常数的原级测温方法。该方法的统计不确定度低至0.5毫开尔文(mK)，比以往文献报道的同类技术精度提高了超过10倍。这意味着，未来在燃烧诊断、同位素分析等需要极高精度温度测量的场景中，有可能不再完全依赖传统的温标传递链条。
研究选择一氧化碳(CO)分子作为测量对象，因其是量子化学理论中研究最为深入的简单分子之一。高精度的实验数据为检验量子化学理论计算提供了前所未有的“试金石”。结果显示，实验测量值与之前最高精度的量子化学从头算理论预测值之间存在约0.2%的系统性偏差。即使与经过修正的理论模型进行比较，偏差仍达到0.02%，显著大于实验本身的误差范围。这一“高度吻合但仍存差异”的结果，揭示了分子偶极矩面中此前未被充分认识的电子关联效应，将为量子化学理论的进一步优化提供关键的实验基准。
研究团队表示，此项技术未来有望扩展至更复杂的分子体系以及在极端物理条件下的测量，从而为解决量子化学、天体物理和地质化学等领域的若干关键科学问题提供强有力的技术支撑。
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