作者:朱汉斌 来源:中国科学报 发布时间:2025/1/10 21:25:56
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中国科学院承担建设的“先进阿秒激光设施”开工

 

1月10日,国家重大科技基础设施“先进阿秒激光设施”在广东东莞正式开工。该设施由中国科学院承担建设,共布局10条束线和22个应用终端。建成后,它将成为世界第二个、亚洲首个先进阿秒激光设施。这也是继中国散裂中子源运行之后,东莞松山湖科学城落地建设的又一大科学装置。

记者了解到,本次开工建设的6条束线由中国科学院物理研究所负责,另外4条束线将在陕西西安建设,由中国科学院西安光学精密机械研究所负责。设施建成后,将为物理、化学、材料、信息、生物医学等多学科前沿基础研究和产业应用提供有力支撑。

启动建设现场。

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“先进阿秒激光设施”的建设始于2023年12月项目可行性研究报告得到批复,经过一系列设计和概算的批准后,预计将在2029年前完成。该项目计划用5年时间建设具有阿秒时间分辨能力和高度时空相干性特征的综合性超快电子动力学研究设施,从而实现对电子运动的跟踪、测量与操控,深入探索物质状态的演化规律,有望为我国在物质科学的前沿基础研究领域实现重大突破提供关键技术保障。

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(10-18秒)。1秒钟时间内,光可以穿越30万千米,相当于绕地球赤道7圈半。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。

就其原理而言,阿秒激光像一台“超高速摄像机”,用于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。利用阿秒激光脉冲,科学家可以实现对电子运动的跟踪、测量、操控,犹如使用“超高速摄像机”捕捉电子的“动态影像”。

“先进阿秒激光设施”效果图。

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记者现场获悉,“先进阿秒激光设施”的科学目标为:建设当前最先进的,波段、性能以及应用终端覆盖最全的,以阿秒时间分辨能力和高度时空相干性为主要特点的综合性超快电子动力学研究设施;其工程目标为:建设波长覆盖极紫外、软X射线与太赫茲辐射三个波段,包括高重频、高脉冲能量、短脉冲、窄带宽等多种特色性能的10条超快光束线,以及面向多学科电子动力学研究需求的22个研究终端。

东莞市是粤港澳大湾区的核心城市之一,依托“先进阿秒激光设施”,有望在高温超导机理、电子间直接交换作用的起源、半导体物理与器件中的输运动力学等重大科学问题,以及光合作用、药物分子中的电子动力学等关系到国家经济与国民健康的重要问题上取得突破。

研讨会现场。本文由中国科学院物理研究所供图

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在当天的阿秒科学与应用战略研讨会上,有关负责人在对设施东莞部分进行介绍时,透露其最新进展,“先进阿秒激光设施”东莞部分已通过模拟和验证实验,确定关键技术与关键器件;完成全部三维图与工程图设计;部分关键技术与国内优势单位正共同研发等。

 
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