揭秘先进阿秒激光设施：新材料研发的超级助推器

揭秘先进阿秒激光设施：新材料研发的超级助推器

1月10日，亚洲首个、国家重大科技基础设施——先进阿秒激光设施在广东东莞松山湖科学城正式启动建设。该设施被誉为“超高速摄像机”，能够在百亿亿分之一秒的时间尺度上捕捉电子的运动轨迹，为新材料的研发提供了前所未有的技术支持。

阿秒是人类目前能够掌握的最短时间尺度，1阿秒仅为一百亿亿分之一秒（10的负18次方秒）。在如此短暂的时间内，光的传播距离仅为原子的大小（约0.3纳米），也相当于电子在原子中的运动范围。阿秒激光的出现，使得观测电子的运动成为现实，是科学发展史上具有里程碑意义的重大突破。

阿秒激光技术的发展历程源远流长。从古希腊时期对光的认识，到19世纪麦克斯韦提出光的电磁传播理论，再到20世纪初量子论和量子力学的诞生，人类对光的理解不断深入。1960年，第一台红宝石激光器的发明开启了激光时代的新纪元。此后，激光技术不断发展，从连续激光到脉冲激光，从纳秒、皮秒到飞秒，最终突破到阿秒级别。

2023年诺贝尔物理学奖授予了发明阿秒光脉冲技术的科学家，标志着阿秒激光技术已成为科学研究的前沿领域。阿秒激光设施的建设，将为研究物理、化学、材料、信息、生物医学等学科中的重大基础科学问题提供全新的技术手段，有望在基础研究和产业技术领域催生新突破。

阿秒激光设施的建设，将为新材料的研发提供强大的技术支持。通过阿秒激光，科学家可以捕捉运动极快的电子的“动态影像”，记录它们的运动及其所决定的量子特性、磁性变化、化学反应和材料相变等现象。这种前所未有的时间分辨率，使得研究人员能够深入探索物质状态的演化规律，为新材料的发现和设计提供关键数据。

在新材料领域，阿秒激光技术有望推动量子信息科学、超导材料、拓扑材料、二维材料等前沿领域的突破。例如，通过观测电子在材料中的超快动力学过程，科学家可以更好地理解高温超导机制，从而开发出性能更优的超导材料。在量子计算领域，阿秒激光可以帮助研究人员精确控制量子比特的状态，推动量子计算机的发展。此外，阿秒激光还可以用于研究材料的光电效应、磁性转换等现象，为开发新型光电器件和磁性存储材料提供新的思路。

先进阿秒激光设施的建设，将进一步提升东莞松山湖科学城的科技创新能力。作为粤港澳大湾区的重要科技创新平台，松山湖科学城已集聚中国散裂中子源、松山湖材料实验室等一批大装置、大平台，拥有香港城市大学（东莞）、大湾区大学（松山湖校区）等6所高校、18家省级新型研发机构等一大批平台基地，构建起全链条全要素全过程的创新生态体系。

先进阿秒激光设施的加入，将为松山湖科学城的创新生态注入新的动力。该设施将实现从纳米—软X射线到毫米—太赫兹的全波长覆盖，成为超高时间分辨、空间分辨、能量分辨的光—电—磁—热综合实验平台。在脉冲能量、脉冲宽度、光子能量、光子通量等性能指标上取得突破，建成具有世界先进水平的阿秒激光设施。同时，实现阿秒激光设施的平稳长期运行，促进阿秒激光在基础科学、技术创新、产业升级等领域广泛应用，对于推动多学科交叉发展也具有深远影响。

先进阿秒激光设施的建设，不仅将推动我国在超快光学领域的原始创新能力，还将为新材料的研发注入强劲的动力。作为粤港澳大湾区的新名片之一，该设施将凝聚全球高端科技力量，提升粤港澳大湾区的国际影响力并推动经济发展。随着设施的建成和投入使用，我们有理由期待，在不久的将来，它将成为我国科技创新的重要引擎，为新材料、信息技术、生物医学等领域的突破提供强有力的支持。