众所周知,中国在发展初期,遭到了西方国家的多次技术封锁。从航空航天等高端领域到日用家电等生活领域,对中国可谓都是“铁面无私”。
这其中又以西方国家的领头羊美国最为夸张。
但在1990年,中国科学院陈创天院士研究组发现制造了世界上第一块KBBF晶体。
KBBF是一种非线性光学晶体材料,它能够将激光转化为无可比拟的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。
▲氟代硼铍酸钾晶体 KBBF
这样的解释有些小伙伴还是不太懂,看完以下的图片相信你就能理解了。
▲KBBF可以发出类似《星球大战》中出现的武器激光。
通过KBBF,可以将激光的波长装换为176纳米,这是史无前例的。
激光技术可以应用在反导拦截等国防领域,美国认为掌握了KBBF技术后,可以大大提高美国国防和国土安全威胁探测能力,对科学研究和精密测量能力的提高而言,KBBF具有“规则改变者”的意义。
对国家战略层面而言,KBBF晶体属于战略性技术,是必争的顶尖技术。
▲(“庞塞”号部署了300千瓦的激光武器)
在各国的下一代战略武器的发展计划中,均绕不开KBBF技术。
在激光武器领域,KBBF技术就像是汽车的发动机技术,谁掌握了最先进的KBBF技术就掌握了主动权。
在技术不断创新的今天,对下一代战略武器的需求就决定了各国对KBBF技术的需要。
美国现在大力发展激光武器,并已经实用化,其“庞塞”号两栖船坞运输舰已经部署了300千瓦的激光武器,能够有效杀伤水面小型舰艇和低速飞机。
而其使用成本,每次射击仅花费1美元,效费比极佳。
此外,美军在2001年就开始研制“空基激光反导系统”,计划利用波音747飞机搭载功率为1兆瓦的激光器,在1万8米上空飞行,随时击落处于助推段的敌国洲际弹道导弹。
而KBBF晶体正是1兆瓦激光器最理想的材料。
美国计划为“福特”级航母和DDG-1000驱逐舰装备激光防空武器,由此可见,激光武器是未来武器发展的重要部分。
▲(美军空基激光反导系统)
1990年时中国用这种材料实现了低至204.8纳米相位匹配的二次谐波的发生。
它是用于短脉冲(<>
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。
▲陈创天院士
报道提到,上世纪90年代初,在发现硼酸盐系列非线性光学晶体后,中科院院士陈创天的研究团队经过十余年的努力,在国际上首先生长出大尺寸KBBF晶体。
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。
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。
然而,到了2009年,中国意识到这种晶体的战略意义,随即停止对外出口。
这一突然的技术封锁,一下子打了各国个措手不及
美国APC公司(联邦国有企业)与克莱门森大学合作从当时开始研制这种晶体,到今日APC公司成为了美国国内唯一生产这种战略性材料的企业。
美国人也是有点着急。中国怎么无意间点出了个领先的科技树呢?当然,美国人比较牛逼,他不用去山寨,而且动用了法宝:
钱
然而
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,被拒绝了……
被拒绝了……
美国自然是没有办法,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。
怎么一股我朝的八股味……
▲美国研发成果声明
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)。
以至于以往只有在中国看到的报道出现在了美国:15年的攻坚克难,15年的自力更生,我们美国科学家终于突破了中国的技术封锁,克服了国际禁运,为国家节省了宝贵的外汇。我们的产品价优物廉,性能达到了世界先进水平……”——“CNN报道”
呃,好像哪里不对?
↓
教练,剧本好像拿反了!
↓↓
我是不是进入了某个平行宇宙?
↓↓↓
是的,你没有看错。
美国APC(先进光学晶体)公司网站在2016年终于发布声明,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)
▲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
这样的一个情况也导致了美国在激光晶体研究领域一直没有太大的进展,他们多次呼吁中国不要在该领域进行技术封锁合作才可以更快地对该技术进行破解和研究,进而造福人类。
然而这种空手套白狼的把戏却被中国言辞拒绝,于是美国一边大骂中国心眼小一边决定自主研制KBBF晶体,最终直到最近几年美国才掌握这项技术。
美国终于突破中国激光晶体封锁同时还声称他们研究出来的晶体部分关键技术已经超过了中国。
然而事实上,中国是不会坐等美国反超的,我们已经量产和应用下一代晶体好几年了所以美国所谓在这个领域超越中国的说法变成了一个笑话,可以说在此领域其他国家尽管研究,但是仍无法缩小与中国的差距。
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。
正说着就来了,福建物构所中科院光电材料化学与物理重点实验室已经研制出一种新型无铍深紫外(RABF),RABF继承了KBBF晶体的结构优点,并极大的极大地克服了KBBF的层状生长习性!
怎么说,忽然想到,美国15年的努力……
我不能接受,我不能接受!
但今天我们发这篇文章不是为了炫耀中国的这项技术领先美国15年,而是为了悼念陈创天先生院士。
据中科院理化所公布的消息,中国共产党优秀党员、著名材料学家、中国科学院院士、第三世界科学院院士、中国科学院理化技术研究所研究员陈创天先生,因病医治无效,于2018年10月31日9时57分在北京逝世,享年82岁。
他在长达半世纪的科研生涯中,尽管遇到种种困难,却从来没有改变过不断求索的科研之心,长达半世纪的非线性光学晶体研究生涯中,他淡泊名利、锐意进取、严谨治学。
在这红歌唱响的时刻,让我们向陈创天这些为了祖国创新事业鞠躬尽瘁科研者们高歌一曲!
陈创天院士40多年的科研工作,我们看到的是中国非线性光学晶体的发展史,感受的是他对于自己理想与信念始终如一想执着与坚守。
以及以他为代表的这么一个群体面对困难乐观、向上积极进取的精神。他的创新点亮民族之光。
陈创天的经历不能复制,但做科学研究不能功利主义,这是我们可以做到的,也是必须要做到的,我想这是我们最应该学习的一点。
真正的国之脊梁,伟人精神永在,愿院士一路好走。