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中国博士生实验室意外受伤,竟开启一项伟大发明

常驻编辑 科普中国 2022-10-01 密歇根   实验室   角膜   美国   脉冲   眼科   博士生   中国   激光   手术   意外   大学   技术

特邀作者 孙滔F5n拜客生活常识网


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1993年平平无奇的一天,在美国密歇根大学超快光科学中心实验室,一名来自中国的博士生正忙着测试飞秒激光对石英玻璃的损伤。凭借其导师热拉尔•穆鲁(Gérard Mourou)发明的啁啾脉冲放大(CPA)技术,他可以任意调节脉冲宽度来进行测试。他沉浸其中,直到一束激光在石英玻璃中以某个特定的角度反射到了他的右眼,恰巧当时他刚刚掀开了护目镜。F5n拜客生活常识网

这可是激光,受伤是不可避免的。这名博士生当时绝不会料到,这束低能量的杂散光最终成就了大名鼎鼎的飞秒LASIK手术,迄今惠及了2400万近视患者。F5n拜客生活常识网

虽然这名博士生后来成为飞秒LASIK核心专利的第二发明人,但他与该技术的独特关联此前并未被公开过。即使穆鲁教授说起这项技术的发明过程,基于对个人隐私的考虑,也仅提及缘起于他某个研究生的意外操作。F5n拜客生活常识网

当穆鲁凭借CPA技术获得2018年诺贝尔物理学奖后,在诺奖官方推特上,有人在穆鲁介绍飞秒LASIK发现过程的帖子后追问:这个研究生是谁?F5n拜客生活常识网

杜德涛正是那个研究生。2022年9月14日,美国科学促进会(AAAS)等几家组织颁发的金鹅奖(Golden Goose Awards)5人名单中,杜德涛位列第三。这5人分别是:蒂博尔•尤哈斯(Tibor Juhasz)、罗恩•库尔茨(Ron Kurtz)、杜德涛、穆鲁和唐娜•斯特里克兰(Donna Strickland)。F5n拜客生活常识网

他们均出自穆鲁实验室,斯特里克兰是穆鲁的研究生,虽未直接参与飞秒LASIK手术的发明,但她和穆鲁共同发明了该手术中最为关键的CPA技术,也因此与穆鲁共同获得了诺奖。尤哈斯和库尔茨是飞秒LASIK手术的引导者,并因此获得了巨大的商业成功。F5n拜客生活常识网

金鹅奖本来就是奖给那些带来意外惊喜的基础研究,飞秒LASIK手术获奖可谓实至名归。F5n拜客生活常识网

只是此前,杜德涛在飞秒LASIK上的贡献并非广为人知。F5n拜客生活常识网

穆鲁在实验室 图源:金鹅奖官网F5n拜客生活常识网


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无意间的“小白鼠”F5n拜客生活常识网


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杜德涛本科毕业于中国科技大学近代物理系的理论物理专业,在1990年加入了穆鲁实验室攻读博士。当时全球有飞秒激光研究的实验室只有寥寥几个,即使是穆鲁实验室的人员,也要提前预约才能使用飞秒激光装置。于是,这里就成了杜德涛的不二选择。F5n拜客生活常识网

杜德涛 图源:金鹅奖官网F5n拜客生活常识网


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此时,已经是穆鲁和斯特里克兰发明CPA技术的5年之后,穆鲁也刚刚离开罗切斯特大学到密歇根大学才2年,这时候的穆鲁实验室还在忙着拓展CPA技术的应用。所谓CPA技术,就是通过在时间尺度上将脉冲展宽、能量放大、然后在时间尺度上将脉冲宽度压缩的巧妙设计,开辟了实现超高功率激光的新途径。F5n拜客生活常识网

穆鲁实验室发现,利用CPA技术所获得的飞秒脉冲不仅能将能量集中在飞秒量级的时间内,而且集中在微米范围的三维空间内,那么这就能够对几乎所有材料进行精确“冷加工”。F5n拜客生活常识网

这时候的杜德涛正处于从理论物理到实验光学的转型中,他在穆鲁实验室从事CPA新技术的开发,研究如何把激光功率提得更高。F5n拜客生活常识网

转型虽大,但杜德涛发现自己“动手能力还不错,能够把激光调好并稳定工作”。他着迷于各种物质材料的测试,并发现飞秒激光造成的损伤有其独特的优良性能,但他并没有想到用生物材料来测试,直到意外发生。F5n拜客生活常识网

并不近视的杜德涛,就这么成了飞秒激光在生物组织测试的第一个“小白鼠”。究竟是当天太劳累,还是没睡好,时至今日他已经记不清了。“反正不是心情不好”,因为在做研究的时候,他从没有心情不好的状况。

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