美国用15年打破中国这项技术封锁 然而…(组图)

　　关于KBBF晶体基础上制造的深紫外波段激光的应用，文章提到，如今，这8台科学仪器已经在石墨烯、高温超导、拓扑绝缘体、宽禁带半导体和催化剂等研究中获得了重要结果。

　　以深紫外激光光发射电子显微镜(PEEM)为例，目前国际上最先进的光发射电子显微镜空间分辨率最高为20nm，而采用全固态激光器后能提高到3.9nm。中科院大连化物所利用这台仪器开展了石墨烯/Ru(0001)表面插层反应原位观测，为石墨烯等光电子材料发展和应用提供了强有力的研究手段。

　　詹文山透露，目前2mm以下的KBBF晶体已可小批量生产，满足国内市场需求。8台科学仪器中，PEEM正在逐步进行产业化尝试。

　　“晶体—光源—装备—科研—产业化，深紫外固态激光源前沿装备研制项目打造了一条自主创新链，涵盖了从提出原创科学思想到实现应用成果这一完整的科学价值链，为学科交叉面广、跨度大、探索性和工程性很强的原创性重大科研装备创新积累了经验，也为中科院各业务管理单元合理分工、深度融合、协力创新提供了典型样本。”白春礼评价道。

　　美国《自然》杂志文章刊登陈创天院士和他的KBBF晶体，文章中提到，美国曾试图重金聘请陈院士到美国，被拒绝

　　“这仅仅是深紫外波段仪器应用的开始。”许祖彦透露，项目二期将从物理、化学、材料拓展到信息、资环、生命等领域，开展6台国际领先水平的仪器设备研制工作，继续推动深紫外技术的深度开发。

　　同时，在一期任务顺利完成基础上，去年中科院理化所联合北京中科科仪等单位，在科技部支持下启动了深紫外仪器设备产业化开发工作，逐步将研制成功的深紫外仪器设备推向市场。

　　美国在KBBF晶体制造技术方面的追赶是从2009年开始的，当时美国《自然》杂志刊登文章称，中国开始禁运KBBF晶体，将对美国相关领域的研究产生严重影响，呼吁开始研制美国自己的KBBF晶体。

　　据查询，正是从2009年开始，美国政府开始直接对APC公司的KBBF项目拨款，项目启动资金约15万美元，此后又在2011年追加50万美元，完成了项目相关预研。此后进入正式的研制开发阶段，迄今项目耗资“数百万美元”(具体数字没有查询到)。

　　KBBF是制造1兆瓦脉冲激光器的理想材料，美国YAL-1激光反导试验飞机的发射功率就是1兆瓦。不过，深紫外波段激光在大气层内没有实用意义，很容易被大气吸收

　　资料显示，美国在70-80年代研究太空激光武器的时候曾研究深紫外波段的激光(176纳米波长)拦截来袭洲际导弹的可行性

　　那么，美国的进步是否动摇了中国在这方面的领先地位呢?

　　2015年8月，中国科学院网站上刊登文章《福建物构所发现新型无铍深紫外非线性光学晶体材料》，披露了一些中国在激光晶体研制方面的新成果。

　　文章提到：深紫外激光由于波长短、能进行更高精度加工的优点，在半导体光刻、激光光电子能谱仪和激光切割上具有重要的应用。目前，KBe2BO3F2(KBBF)是唯一能实际输出深紫外激光的非线性光学(NLO)晶体，但是，KBBF含剧毒铍元素且其晶体层状生长习性严重，因此，急需探索新型深紫外NLO晶体材料。

　　福建物构所中科院光电材料化学与物理重点实验室罗军华课题组在国家自然科学优秀青年基金和赵三根副研究员主持的海西研究院“春苗”人才专项等项目资助下，基于元素周期表的对角线规则，利用Al3+取代有毒的Be2+，设计合成了一种新型无铍深紫外NLO材料Rb3Al3B3O10F(RABF)。RABF继承了KBBF晶体的结构优点，其结构中[Al3(BO3)OF]∞平面层继承了KBBF晶体中[BO3]3-非线性基元的高度取向一致排列方式，从而基本保留了KBBF良好的光学性能。实验结果显示，RABF的透过范围达到了深紫外区;在1064 nm波长激光照射下，其粉末倍频效应(1.2 × KDP)与KBBF相当，并且可以实现相位匹配。同时，RABF中[Al3(BO3)OF]∞平面层之间通过键合力强的Al-F和Al-O键紧密连接，计算表明其层间作用力比KBBF的(K-F离子键)提高了约一个数量级(≥ 9.5 × KBBF)，从而使得RABF晶体极大地克服了KBBF的层状生长习性。该课题组与中科院理化所林哲帅研究员合作，对其光学性质作了第一性原理理论计算，其结果与实验数据相吻合。相关研究成果发表在了美国化学会志(J. Am. Chem. Soc., 2015, 137, 2207-2210)上，并申请了中国发明专利。该研究结果将促进无铍深紫外非线性光学晶体材料的发展。