据相关报道称,2016年2月早些时候,美国APC(先进光学晶体)公司网站发布声明,宣布该公司与克莱门森大学合作,用15年的时间终于研制出氟代硼铍酸钾晶体(KBBF),这种激光晶体能够用于制造深紫外激光器。声明中说,2009年中国开始禁止向国外提供这种具有战略意义的晶体。该公司声明称,他们制造的晶体可以与中国制造的晶体相媲美,在部分关键技术领域超过中国同类材料。声明中表示,这种晶体将提高美国探测国防威胁的能力,同时也将为科学研究和测量技术提供新的能力,这种材料被认为是“游戏规则改变者”。 KBBF是一种非线性光学晶体材料,它能够将激光转化为史无前例的176纳米波长(深紫外)激光,从而可以制造出深紫外固体激光器。简单讲,就是可以用最低的材料成本价格,来获得深紫外光源。深紫外激光光源可以用来建造超高分辨率的物理探测观测设备,还可能把现有光刻机的精度提升10倍以上,光刻机是制造CPU所必需的。 我国最早在1990年发现KBBF晶体,由中国科学院理化所经过15年研究开发成功。它在紫外线波段性能全面优于当时已经发现的任何材料,在世界上引起巨大反响。APC公司透露,中国最初向全世界的研究者开放提供KBBF,但之后出于战略考虑,从2009年起停止了KBBF的对外出口。2013年9月9日,中科院网站公布,我国深紫外固态激光源系列前沿装备日前通过验收,我国成为世界上唯一能够制造实用化深紫外全固态激光器的国家。 美国在KBBF晶体制造技术方面的追赶就是从2009年开始的,当时美国《自然》杂志曾刊登文章,认为中国禁运KBBF,将对美国相关领域的研究产生严重影响,呼吁美国自主研制KBBF。 美国APC公司与克莱门森大学合作多年,终于成为美国国内唯一生产这种战略性材料的企业。APC公司说,他们生产的KBBF已经经过测试和评估,展现出可与中国制造的同类产品相媲美的性能,并且在部分领域有所超越,这将大幅度降低这种材料的成本。不少研究人员喜极而泣,终于拿下了中国同行26年前的研究成果了,它将大大提高美国国防和国土安全威胁探测能力。 不过,我国在这个领域并没有坐等美国的赶超。据中科院网站报道,2015年8月,中国福建物构所发现新型无铍深紫外非线性光学晶体材料LSBO。报道说,新发现的LSBO晶体有望成为下一代深紫外非线性光学晶体的优秀候选材料。 KBBF晶体是目前唯一可直接倍频产生深紫外激光的非线性光学晶体,是在非线性光学晶体研究领域中,继硼酸钡、三硼酸锂晶体后的第三个“中国产”非线性光学晶体。 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。 美国耗时15年成功突破中国技术封锁 填补国内空白 “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。 |






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