Вот вкратце один из путей, по которым, возможно, лазеры войдут в химию.
А что может дать химия лазерам?
В некоторых действующих лазерах химические реакции уже играют важную роль. Например, в лазерах, где в качестве рабочего вещества используется смесь газов. В лазере на смеси гелия и кислорода процесс возбуждения происходит следующим образом: молекула кислорода сталкивается с возбужденным атомом гелия и распадается на два атома кислорода. Один из этих атомов оказывается возбужденным. Это возбуждение и используется для получения генерации света. Атомы, излучившие свою энергию в виде света, сталкиваются между собой, вновь образуя молекулу, и т. д. Такой механизм гарантирует непрерывность генерации. Мы видим, что процесс образования молекулы из атомов — типичный химический процесс — играет здесь существенную роль, но все же химия выступает скорее в качестве некоторого промежуточного звена: энергия черпается за счет других источников нехимического происхождения.
А нельзя ли построить лазер, в котором химическая энергия, то есть энергия, выделяющаяся в процессе химической реакции, преобразовалась бы непосредственно в лазерное излучение со всеми его свойствами? В принципе можно. Нужно только иметь реакцию, в результате которой образуются возбужденные атомы, молекулы или радикалы. Таких реакций много. К ним относятся, например, процессы горения. Но не все из них пригодны для создания лазера. Нам нужна реакция, где возбужденных атомов получается больше, чем невозбужденных (того же сорта).
Примером такой реакции может служить процесс образования поваренной соли из натрия и хлора. Возбужденные атомы натрия получаются по следующей схеме:
Na2+Cl → NaCl+Na.
Атомарный натрий оказывается возбужденным и испускает желтый свет. Эти возбужденные атомы натрия и могли бы быть в принципе использованы для создания лазера, но… злополучное «но», которое столь часто встречается в научных исследованиях, вклинивается и здесь. Для реакции, как мы видим из написанной выше формулы, необходим молекулярный натрий — Na2. А его в парах натрия, которые вступают в реакцию с хлором, очень мало; основной состав паров — невозбужденные атомы. Можно, правда, отделить молекулы натрия от атомов натрия. Для этого нужно пропустить поток натрия через магнитное поле; атомы натрия «магнитны» и будут выталкиваться магнитным полем из потока. Молекулы натрия с магнитным полем практически не взаимодействуют, поэтому поле их не «тронет», они останутся в потоке.
Чтобы это «просеивание» было достаточно эффективным, надо сделать поток разреженным, тогда в нем не будут происходить столкновения между молекулами натрия. Иначе они снова «расколются» на атомы, и все усилия по их получению пропадут даром.
