立夏后的乌鲁木齐,草木葱郁。在中国科学院新疆理化技术研究所晶体材料研究中心,实验室大门紧闭,晶体正在里面悄然生长。
一种名为氟化硼酸铵的晶体登上国际期刊《自然》,让这个地处祖国边疆的研究所吸引了全球目光。ABF晶体首次实现直接倍频真空紫外激光158.9纳米输出,创造了该领域世界最短输出波长纪录。他们已创制出一大批以ABF晶体为代表的新型晶体。
科学家要研制新一代深紫外非线性光学晶体。
如果将激光器比作“超级手电筒”,非线性光学晶体便是筒身里那片“魔法镜片”,能将普通激光转化为特殊波长的超强光束,为高端科研装备、精密激光制造等领域提供新一代核心光源。长期以来,找到具有“大带隙、强非线性光学效应、高双折射、易生长”等苛刻性能的新晶体,是世界性难题。
近几十年来,全球科学家试验了上百种材料,始终找不到兼具多重优异性能的材料。“大部分晶体材料的探索,都停留在个别元素的替换上,未能实现材料本质的突破。”潘世烈和团队成员认为,必须突破原有策略,寻找一种全新材料。
化学元素周期表中有上百个元素,如何找到最适合的那一个?
可虚假潘世烈将元素周期表张贴在每个人的工位前,时不时来一场集体头脑风暴,筛选每个潜在的“优势基因”。有一次,潘世烈将目光锁定在元素周期表最右上角的“氟”元素上。
尽管这种电负性最强的元素未被引入晶体领域,但潘世烈发现,氟原子能在硼酸铵材料中发挥微妙的平衡作用。
氟元素的“横空出世”,让科学家信心倍增。按照“氟化设计及性能调控”新思路,他们像“搭积木”一样,精准调整原子排列。经过大量的计算机模拟实验,氟化硼酸铵晶体的有效性得到验证,有望成为理想的非线性光学晶体。(改编自 科技日报)