国家重大科技基础设施“先进阿秒激光设施”在广东东莞正式开工

1月10日，国家重大科技基础设施“先进阿秒激光设施”在广东东莞正式开工，该设施由中国科学院承担建设，共布局10条束线和22个应用终端。本次开工建设的6条束线由中国科学院物理研究所负责，另外4条束线将在陕西西安建设，由中国科学院西安光学精密机械研究所负责。

该项目计划用5年时间建设具有阿秒时间分辨能力和高度时空相干性特征的综合性超快电子动力学研究设施，从而实现对电子运动的跟踪、测量与操控，深入探索物质状态的演化规律，有望为我国在物质科学的前沿基础研究领域实现重大突破提供关键技术保障。

阿秒，是人类目前能够掌握的最短时间尺度，1阿秒仅为一百亿亿分之一秒（10-18秒）。1秒钟时间内，光可以穿越30万千米，相当于绕地球赤道7圈半。然而，在1阿秒的时间内，光的传播距离仅为原子的大小（约0.3纳米），也相当于电子在原子中的穿行距离。阿秒激光的出现，使得观测电子的运动成为现实，是科学发展史上具有里程碑意义的重大突破。

阿秒激光像一台“超高速摄像机”，用于捕捉运动极快的电子的“动态影像”，记录它们的运动及其所决定的量子特性、磁性变化、化学反应和材料相变等现象。阿秒激光为研究物理、化学、材料、信息、生物医学等学科中的重大科学问题提供了全新的技术手段，有望在基础研究和产业技术领域催生新突破，因此具有重要的科学意义和战略意义。

 先进阿秒激光设施由中国科学院建设，2023年12月项目可行性研究报告正式获得批复，2024年9月通过国家发展和改革委员会初步设计和概算批复。工程将建设宽谱段的10条超快激光束线，实现从纳米-软X射线到毫米-太赫兹的全波长覆盖，实现超高时间分辨、空间分辨、能量分辨的光-电-磁-热综合实验平台，在脉冲能量、脉冲宽度、光子能量、光子通量等性能指标上取得突破，建成具有世界先进水平的阿秒激光设施。同时，实现阿秒激光设施的平稳长期运行，促进阿秒激光在基础科学、技术创新、产业升级等领域的广泛应用，为社会各界提供服务。

东莞市是粤港澳大湾区的主要核心城市之一，地缘优势明显，发展前景广阔，在积极推进粤港澳大湾区建设这一国家战略背景下，以东莞为代表的中国现代制造业正迎来新的机遇。依托该装置，有望在高温超导机理、电子间直接交换作用的起源、半导体物理与器件中的输运动力学等重大科学问题，以及光合作用、药物分子中的电子动力学等关系到国家经济与国民健康的重要问题上取得突破。此外，大科学装置的建设将发挥创新聚集效应，实现创新资源在粤港澳大湾区的引流、聚集、加速，服务广东，辐射全国。

先进阿秒激光设施将在我国基础前沿、高科技产业等多个领域发挥重要作用，促进阿秒科学及先进激光技术的发展，建成国际领先的新型设施，推动多学科原始创新和重大应用，支撑我国在新一轮世界科技革命中抢占先机，助力社会经济和国家安全的跨越式、高质量发展，对于推动多学科的应用与交叉具有重要的意义。同时它也将成为粤港澳大湾区的新名片之一，有利于提升区域科技的国际影响力并推动经济发展，凝聚全球高端科技力量，发挥科学设施的集聚效应，大幅度提升源头创新能力，有望促进重大科技前沿问题的突破和重大成果的产出。

物质是由分子、原子、电子等不同层次的微观粒子组成的，其宏观性质取决于构成它的粒子种类、结构以及运动状态。研究构成物质微观粒子的动力学行为，对其进行超高时间分辨率的测量和控制，实现对相关的物理、化学、生物等宏观物性的理解、应用和控制，是当今科学研究中重要的基础内容，是超快科学的重要前沿领域。要测量这些微观粒子的运动，必须使用具有飞秒甚至阿秒时间分辨的新技术。电子由于质量很小，其运动速度极快，其运动的特征时间在阿秒量级，其动力学过程需要阿秒激光脉冲才可能进行测量。阿秒脉冲的出现使人们直接测量电子的动力学行为成为可能，从而开启了超快科学的新时代。阿秒激光为物理、化学、生物医学等领域的研究提供了全新的研究思路与技术手段，阿秒科学是当前超快科学发展的最前沿。电子动力学行为的实时测量在物理、化学、材料、信息等众多学科领域有着广泛的应用，有望助力基础科学领域实现重大突破、催生原创技术服务产业发展。（黄楚芳 供稿/供图东莞市科技局）

责任编辑：陈伟赞