行业背景:皮秒级(10-12s或ps)脉冲激光可用于研究分子旋转动力学过程,揭示分子之间的相互作用和反应机制;飞秒级(10-15s或fs)脉冲激光的应用则更为广泛,可用于研究原子尺度的震动和电子在材料中的行为;而到了阿秒级(10-18s或as),我们就可以窥探亚原子的世界,研究电子的运动,也就是电子动力学的领域。
2023年的诺贝尔物理学奖表彰了3位在阿秒激光研究方面做出杰出贡献的科学家。
技术思路:最常用的钛宝石飞秒激光的波长是800nm,光波振荡的周期为2.67fs,对应的光子能量是1.55eV,这距离阿秒光脉冲还非常的遥远。
但科学家发现当用飞秒激光轰击惰性气体,通过激光的电离—加速—离子复合的三步过程(图6),所产生的高次谐波光脉冲就能达到亚飞秒或者说阿秒时间尺度。
图6:阿秒激光实验示例。(图片来源:瑞典皇家科学院)
未来应用:利用阿秒激光人类可以去跟踪化学反应中的电子,去了解甚至操控反应的进程,也可以仔细观察光电池和纳米结构中的电子,寻找更高效的太阳能电池和更结实的纳米纤维,还可以用阿秒激光度量超导体中的电子对,去寻找揭开超导秘密的钥匙……阿秒激光不仅可以帮助人类更深入地了解微观世界,也将为人类未来的科技和工业提供全新的可能。
技术突破性: ★★★★★
潜在应用领域:★★☆☆☆
商业化可行性:★☆☆☆☆
关注七:固态电池通过改变电解质和电极材料提高安全性和能量密度