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第二部分3（第5页）

美国芝加哥一名法官被控贪污，法庭下令其交出财务记录，他却将有关资料烧毁了。然而他并未逃脱法律的惩罚，原来是激光技术帮了大忙，美国税务局有一个科学签证实验室，专门研究对付财务犯罪的办法。其中之一就是可以在烧过的文件的灰迹中辨认出文字。过程是这样的：专家们先用特制的刀具，将成堆的纸灰一层层地分离，夹在玻璃片中。然后，逐张用紫外或红外激光照射，原来的字迹就会显露出来。在显露的同时，用摄影机拍摄下来，就可成为最为有力的法律证据。据报道，用激光技术可分辨出60多种不同的墨水字迹。当然，纸灰太碎或残缺太多，无论如何也是无法提取到可供辨认的笔迹的。

遗传物质巧“嫁接”

在历史的长河中，生物进化的过程是非常缓慢的，有的物种几千万年也没有什么变化。但在一定因素的作用下，则可能由于在遗传过程中发生“突变”，而产生新的物种。所以人们早就梦想着有一天能够人工地控制遗传基因，将基因物质直接转移到细胞内，这种更深层次的“杂交”方法，对遗传工程的发展无疑是非常有价值的。这种非常尖端的技术，可以完全摆脱有性生殖过程和种属的限制，实现遗传物质的交换，从而为人类创造和培养有用的动、植物和微生物新品种，以及为治疗人类遗传疾病，提供了前所未有的有效手段。

日本三宝乐啤酒公司和日立制作所，利用这种技术，已成功地把外来基因注入大麦有细胞壁的细胞中。他们用激光同时在细胞壁、细胞膜和核膜上打孔，培养液中的基因从这个孔注入细胞。用此法注入基因，几万个细胞在30～40分钟内处理完毕。

激光镊子“捉”细菌

在生活中，人们常用金属、塑料或竹子制作的镊子，夹取手指不易拿住的微小物品，但要想夹取像细菌那样小的微生物是根本办不到的。

美国新泽西州的贝尔实验室，研制成功了一种称作“激光捕捉器”的十分新奇的激光装置。这种装置能够捕捉、操纵象细菌、病毒这样小的微生物，而又不致伤害它们。这种装置的作用就像镊子一样，所以人们又叫它为“激光镊子”。这种装置的研制成功，给微生物学家们提供了对指定的单个活体微生物，进行一系列实验的必要条件。

“激光镊子”的原理很简单。在日常生活中，人们对于带电物体能够吸住轻的不带电的物体，如纸屑、灰尘等，这些现象大家都是很熟悉的。这是因为不带电的物体，在电场中被极化，处于非均匀电场中的被极化物体，受到电场力的作用，而移向电场强度高的地方。但平时我们所能掌握的电场是有一定的空间占位的，所以远不能达到“镊”住一个细菌的要求，而是“吸”了一“大堆”。

早在1979年人们就提出了利用激光束来捕获中性原子。1985年实现了用激光束来俘获悬浮于空气或**中的微粒。经过科学家们不懈的努力，终于实现了用激光俘获原生动物、酵母菌的梦想。

光也是一种电磁场。激光束的光强呈高斯分布，即光束中心强度最高，向外逐渐减弱。聚焦的激光束中，在光轴方向上，离焦点越近，光强越强，也就是说电场越强。一旦小的微生物落入激光束中，就会受到激光束的作用力，而被推向光束最亮的区域。激光束的焦点处，就像漩涡的中心一样，使它们无法逃出。因此可以把这些微生物“镊”住，并可以予以控制和移动。

可能存在的问题是，在“镊”住细菌等活体微生物的同时，也许会使它们受到损伤。这项技术的一个关键，就是要选择合适的激光波长和功率。例如利用近红外的波长和5～80毫瓦功率的掺钕钇铝石榴石激光器，可以对大肠杆菌和酵母菌进行无损伤俘获，并可以将其悬浮在激光“陷阱”中，观察其分裂繁殖过程的细节。

每种生物都有一定数目的染色体，每条染色体上都有排列顺序—定的基因。基因是生物遗传的密码，任何染色体数目的变化和染色体上基因排列次序的变化都会引起生物遗传性的变异。

在人类的疾病中，有不少是和遗传基因有关的，对这类疾病的研究，已经发现某些遗传疾病基因所在的染色体区域。如果能够将这一区域的染色体切除，移植上正常的染色体片断，就可以达到治疗遗传疾病的目的。

原来人们已经考虑到这一点，但苦于缺乏精细的“镊子”和“手术刀”。采用激光技术，从理论上来讲是不成任何问题的。目前科学家们已经进行了激光染色体“手术”的尝试，用激光束切割染色体的特定区域，使染色体的某些区域分离出来，不参与遗传表达。

激光染色体“手术”还可以用来分离在动、植物遗传育种中有益或有经济价值的基因，为改良生物品种找到了一种捷径。如果把激光切割染色体和细胞培养等生物技术相结合，则有可能为基因定位、基因分离、遗传密码的重新组合开拓一个新的领域，为人类最终控制生物的遗传、变异过程创造条件。

人类的首例无性生殖激光手术

据外刊报道，西班牙的生物遗传学家杰罗多·卢克博士已经52岁了，事业成功，经济殷实，但美中不足的是膝下无子。为了解决这一问题，他与太太合作，进行了一次大胆的尝试。

卢克博士采用一种特殊的激光刀，将太太玛丽娅子宫内的一个卵细胞的染色体串分开，让卵细胞自己繁殖，就如同她自己受孕一样。玛丽娅怀孕了9个月，已顺利地生下一个活泼可爱的小女儿，取名叫伊莎贝拉。

意大利的一位专家杰诺福图内特说，卢克博士成功地运用激光和无性生殖技术，复制了他的太太，因为这孩子体内所有的染色体与母亲都是一样的。从单纯技术的观点上来讲，伊莎贝拉是玛丽娅的妹妹，而不是她的女儿。

儿科专家发现，伊莎贝拉的成长过程与母亲一样。他们将玛丽娅小时候的医疗记录与伊莎贝拉作了比较，连他们的X光片也一样。女儿完全沿着母亲的脚印成长，两人在同一个年龄说话和走路。医生们预计，伊莎贝拉甚至可能与玛丽娅在同一个年龄出麻疹和水痘。

这例天方夜谭式的手术和结果，离开了激光技术显然是不可能实现的。

激光切断化学键

用激光代替解剖刀，眼外科医生可施行更精密的手术。现在，激光化学家已把他们的外科技术推广到打断化学键和控制化学反应的操作中。

斯坦福大学的化学家用红外激光，使水分子的一个键诱发振动，然后再用其他氢原子轰击，将这个分子的氢原子打掉。

以色列魏兹曼科学研究所的化学家提出，激光脉冲序列能把大分子分裂，以致反应可产生希望的镜像分子。多伦多大学的研究提出了“相干化学”的概念，并指出，许多化合物都以两种镜像形式存在。但大多数情况下，对于合成药物来说，只是其中一种有治疗作用。计算表明，由于量子力学的原因，粒子呈现波动性，人们“可以去掉不需要的废物”。这样，化学家就向产生选择性的化学合成迈出了一步。

化学反应人工控

化学工作者为得到想要的生成物，往往使用较为粗糙的方法。例如改变温度或浓度梯度，取一系列呈阶梯态的数值，然后予以比较分析和进行组合，最后优选出最佳方案。显得费工费时，况且很难保证精度。最近，伊利诺伊大学的研究人员推出更为精密且直接的控制化学过程的方法。这是通过改变一组激光束的相位关系，即改变两束激光的波峰和波谷的相对位置来控制电离速度，此法已用于氯化氢分子的电离。

他们用112纳米的紫外激光单光子激发，以及336纳米激光三光子激发，来激发氯化氢分子，受激氯化氢分子进一步吸收336纳米的一个光子后，发生电离。重要的是，使用的112纳米激光是由336纳米激光产生的，因此两束激光的相位关系严格符合定义。他们让两束激光在不同压力的氢气或氮气中通过，能够预测其相位关系，且能加以改变。这种方法的再现性很好。如同理论预测的那样，它依赖于激光的相位关系，使得分子的电离速度显著不同。此法无需极超短激光脉冲，技术上不那么困难，可望用于其他的分子系统。

与碳元素的不解之缘

日本东京都立大学理学部，用激光制作出了每立方厘米100万个以上的碳原子团，他们还计划制作出每立方厘米100亿个的碳原子团，并计划研究原子团的构造结构。

他们把棒状石墨放在氦气中，用激光照射，即产生大小不等的等离子团混合体，把这些离子团进行加速运动，使其变为大小一致的离子团。然后利用电场、离子透镜，使其高密度化。再用激光照射使之中性化。这样即可制作出密度为从前原子团密度10倍以上的碳原子团。

激光对碳元素的意义远非如此，引起全世界上万名科学家和工程师钻进去研究的碳60（分子式）即为一例。

人们对碳60的兴趣，开始只是考虑到其具有很好的化学稳定性，不易与一些氧化气体发生反应，在常温常压下是绝缘体，加热到300多摄氏度也不会发生变化的热稳定性等特殊性质，预测可能会成为新一代的润滑剂或催化剂。然而，1991年4月，美国贝尔实验室的研究人员，在碳60的分子中掺入少量钾原子后使它成为超导体，其临界温度为18K，并将掺钾碳60分子置于与空气隔绝的环境中进行了导电试验。这一发现引起了超导科研工作者们的极大兴趣，纷纷组织力量对碳60进行研究。1991年5月，美国几家研究所用铷取代钾，使临界温度提高到30K;7日，日本电气研究所通过加铯，使它和铷在碳60中生成化合物，又使临界温度提高到了33K。

正是在短短的3个月内，碳60超导体的临界温度提高了近l倍，使科学家们看到了碳60这类碳集束分子作为超导体的巨大潜力。化学家们认为，如能制得碳540，即使碳60分子内的碳原子数目增加8倍，就有希望成为室温超导体。目前正在进行碳240的合成试验。

从理论上讲，碳60的化合物的超导临界温度尚不及氧化物陶瓷等，为什么科学家和超导界的人们都这样钟情于碳60呢？原来，碳60具有已知的其他超导体所没有的优点：一是通过隧道扫描显微镜，可以定性定量地对碳60及其混合物进行稳定地观察，测量和拍照，而其他氧化物在这一方面比较差，二是碳系超导体具有很好的加工性能，如可以很容易地抽拉成细纤维等，这一点是陶瓷系超导体所根本不具备的，所以科学家们对碳60寄予以厚望。