飛秒是度量時間長短的一種計量單位，也稱為毫微微秒，1飛秒為1秒的一千萬億分之一?！帮w秒激光”就是在飛秒的時間段內(nèi)發(fā)出的脈沖激光，也就意味著能量在飛秒間瞬間釋放。

激光被稱為“最快的刀”“最準的尺”“最亮的光”，自20世紀60年代初人類發(fā)明第一臺激光器以來，已廣泛應(yīng)用于我們生活的方方面面。激光分連續(xù)激光和脈沖激光，20世紀80年代，科學家發(fā)明了一種奇特的激光——飛秒激光，一種人類在實驗室可以實現(xiàn)的超短脈沖激光。它具有超快、超強和超寬頻譜的特點，近年發(fā)展非常迅速，飛秒激光相關(guān)的技術(shù)和前沿應(yīng)用成果已誕生了多項諾貝爾獎，現(xiàn)在很多眼科近視矯正手術(shù)都用到了飛秒激光。

不過，飛秒激光與物質(zhì)相互作用的機理錯綜復雜，仍然存在很多疑問，連科研人員都捉摸不透它的“脾氣”。近日，浙江大學光電科學與工程學院邱建榮教授團隊發(fā)現(xiàn)了飛秒激光誘導的空間選擇性微納分相和離子交換規(guī)律，開拓了飛秒激光三維極端制造新技術(shù)，首次在無色透明的玻璃材料內(nèi)部實現(xiàn)了帶隙可控的三維半導體納米晶結(jié)構(gòu)。這將為新一代顯示和存儲技術(shù)提供新的方向。

北京時間2022年1月21日，國際頂級學術(shù)期刊《科學》刊登了這項成果。論文共同第一作者為浙江大學光電科學與工程學院博士生孫軻、之江實驗室PI譚德志、上海理工大學研究員方心遠。通訊作者為譚德志博士和邱建榮教授。

飛秒激光有何驚人之處？一是瞬時峰值功率非常高，甚至比全世界發(fā)電總功率還要多出百倍；二是能聚焦到比頭發(fā)的直徑還要小的空間區(qū)域內(nèi)，使電磁場的強度比原子核對其周圍電子的作用力還要高。當將飛秒激光聚焦到透明材料內(nèi)部時，會產(chǎn)生一系列基于多種高度非線性效應(yīng)的物理化學動力學過程。

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浙江大學邱建榮團隊長期從事飛秒激光與材料相互作用研究，并取得一系列高度原創(chuàng)的重要突破。此次研究是在大量實驗的基礎(chǔ)上，在玻璃內(nèi)部實現(xiàn)了組分可調(diào)的鈣鈦礦納米晶，在“一瞬間”的時間尺度就能隨心所欲實現(xiàn)結(jié)構(gòu)和性能操控。

此項研究的一個應(yīng)用方向就是三維、四維甚至更多維度的光儲存。之江實驗室譚德志表示，“現(xiàn)有的存儲設(shè)備多為磁存儲有一些缺點，一是使用壽命不夠長，二是耗能比較大，散熱要求高?！惫獯鎯Σ粌H功耗小，而且容量有望達到1PB/光盤（1PB=1024TB），將是一個大有可為的未來發(fā)展方向，預期存儲壽命將達到幾百萬年之久。（總臺央視記者 馬力）