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為材料做“激光手術” 飛秒激光或將為材料學帶來突破
2023年02月09日 11:32:54
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：小王 點擊量：6106
材料是人類生活和生產(chǎn)的物質基礎，也是人類認識自然和改造自然的有力工具。而材料學的進步一定程度上也影響著人類文明的發(fā)展。近年來隨著人們在材料研究上的的不斷投入，材料學也收獲了巨大的發(fā)展，并且隨著新材料的不斷涌現(xiàn)，傳統(tǒng)材料的不斷進步，人類與自然的較互能力，人類的生產(chǎn)力等都收獲了顯著的提高。
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】材料是人類生活和生產(chǎn)的物質基礎，也是人類認識自然和改造自然的有力工具。而材料學的進步一定程度上也影響著人類文明的發(fā)展。近年來隨著人們在材料研究上的的不斷投入，材料學也收獲了巨大的發(fā)展，并且隨著新材料的不斷涌現(xiàn)，傳統(tǒng)材料的不斷進步，人類與自然的較互能力，人類的生產(chǎn)力等都收獲了顯著的提高。
但與此同時，關于材料學的研究也一直在推進，弗洛凱態(tài)便是其中之一。弗洛凱態(tài)的概念于20世紀初被提出。根據(jù)弗洛凱理論，當一個量子系統(tǒng)被周期性驅動時，會激發(fā)出弗洛凱準粒子；如果采用兩種不同的模式同時驅動，所產(chǎn)生的弗洛凱準粒子間的相對相位可導致量子干涉效應。而在近10年來，弗洛凱瞬時能帶和物性調控已經(jīng)發(fā)展成為國際上凝聚態(tài)物理和材料科學的一個重要科學前沿，并且與許多熱門材料都有所聯(lián)系。此外，由于凝聚態(tài)體系中相關的實驗進展非常少，因此能否在半導體中實現(xiàn)能帶結構的瞬時調控仍舊缺乏實驗的證明。換言之，盡管弗洛凱態(tài)的概念很早就被提出，但是其研究還處于前期探索階段。
而飛秒激光或許能夠為相關的研究提供一定的幫助。飛秒激光指的是時域脈沖寬度在飛秒(毫微微秒，10的負15次方秒)量級的激光。不同于單色光，這種激光是在中心波長左右的一段波長連續(xù)變化光的組合，利用這段范圍內連續(xù)波長光的空間相干來獲得時間上極大的壓縮，從而實現(xiàn)飛秒量級的脈沖輸出。這也使得飛秒激光具備快速和高分辨率特性。簡單的來說，飛秒激光在未加工領域及如同一把精密的手術刀——事實上在醫(yī)療領域，飛秒激光也確實可以作為手術來進行治療作用。目前，飛秒激光在材料學、醫(yī)學、生物學、環(huán)境領域均展現(xiàn)了廣闊的應用前景。
就在最近，清華大學物理系周樹云教授研究組首次在半導體材料黑磷中實現(xiàn)弗洛凱瞬時能帶調控，并發(fā)現(xiàn)獨特的光學選擇定則，為調控材料性質、開發(fā)新型器件奠定了基礎。據(jù)悉，該團隊利用脈沖激光，將時間精度控制到萬億分之一秒，實現(xiàn)電子結構和物理特性的測量和調控。而在相關的采訪報道中，該團隊的參與者還提到“電子能帶結構可以通俗地理解成材料的‘DNA’，決定了材料的各種屬性”，飛秒激光能做的便是“調控這些材料的‘DNA’，從而獲得想要的物質”。
換言之，這項研究為未來新型、高速器件的開發(fā)和應用奠定重要的科學基礎，如果未來能夠將飛秒激光用于材料研發(fā)，很有可能由此獲得突破，催生出更具價值的材料。
本文參考資料來源：科技日報
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