本文转自：天目新闻飞秒激光|天目Tech+一把飞秒激光“刀”，刻出新世界！中国科研团队成果登上《科学》本文转自：天目新闻

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飞秒激光，一种人类在实验室可以实现的超短脉冲激光，其与物质相互作用的机理错综复杂。
近日，浙江大学与之江实验室等单位科学家合作，利用聚焦超快激光在无色透明玻璃内3D直写，实现了精细可控的三维半导体纳米晶结构，为新一代显示和存储技术提供新的方向。
相关成果于近日登上国际顶级学术期刊《科学》。

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《科学》官网截图
激光界的“小李飞刀”
飞秒是度量时间长短的计量单位，也称为毫微微秒， 1飞秒为1秒的一千万亿分之一。飞秒激光，顾名思义就是在飞秒的时间段内发出的脉冲激光，是能量在飞秒间的瞬间释放。
飞秒激光的瞬时峰值功率非常高，甚至比全世界发电总功率还要多出百倍；同时，它能聚焦到比头发的直径还要小的空间区域内。
稳准狠的飞秒激光，犹如古龙笔下例无虚发的小李飞刀，可以应用诸多领域。以人们熟悉的近视手术为例， “因为眼部神经血管很丰富，手术需要稳、准、狠，而这把‘激光刀’干净利索，只对聚焦点区域产生作用，不影响周围环境。 ”浙江大学光电科学与工程学院教授邱建荣说。
不过，飞秒激光与物质相互作用的机理错综复杂。
由于高峰值功率、能聚焦的特点，飞秒激光脉冲能轻易使电子脱离原子的束缚，形成等离子体。如果将其聚焦到玻璃内部时，玻璃“融化”后，局部区域会由于高温高压而出现大小为几个纳米的新“相” ，最终形成一颗一颗的纳米晶。
为了搞清楚其中机理，科研人员不断努力。

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飞秒激光三维直写玻璃中钙钛矿纳米晶的彩色发光图案和全息显示。采访对象供图
揭开“飞刀”的秘密
在这项研究中，科学家们制备出了均匀透明的玻璃，把飞秒激光聚焦照射到玻璃内部，让激光在瞬间刻出具有众多像素点构成的三维图案，并利用透射扫描电镜观察形成的微区结构。
制备出均匀透明的玻璃是其中一大难点。 “如果玻璃里面有一点气泡、结石或者条纹，就会影响折射率分布，导致光与玻璃相互作用效果剧烈变化。 ”邱建荣介绍，团队利用长期研究积累的丰富经验，在大量实验的基础上，成功烧制出了均匀的适合激光加工的前驱体玻璃。

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科研团队资料图采访对象供图
在经过精心设计和一系列优化后，团队还获得了理想的超快激光精雕工艺。
利用超快激光在无色玻璃内“3D直写” ，能够形成不同组成元素组成的钙钛矿纳米晶，实现任意形状的三维半导体纳米结构。
“传统的纳米晶及其器件制备工艺复杂，对制备环境要求高，成本高，且只能构筑二维结构。我们的技术是在玻璃中直写，可以写出任意想要的形状，实现纳米晶的三维构造。 ”之江实验室光电智能计算研究中心研究专家谭德志说。
同时，利用超快激光在玻璃内3D直写形成的钙钛矿纳米晶，表现出非常好的稳定性。

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科研团队资料图采访对象供图
或将成为新一代的存储和显示材料
不同组成元素的钙钛矿纳米晶，具有不同的半导体带隙宽度，在紫外光或者蓝光照射下可发出不同颜色的光。