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電子束團(tuán)在時(shí)間－能量的相空間內(nèi)形成角狀分布，具有強(qiáng)而窄的電流尖峰和較長(zhǎng)的低電流拖尾，只有尖峰部分有足夠的強(qiáng)度產(chǎn)生自由電子激光，從而可獲得幾百阿秒的X射線(xiàn)脈沖。通過(guò)優(yōu)化加速器參數(shù)及電子束團(tuán)電荷量，產(chǎn)生了200阿秒、光子能量為5.6 千電子伏和9千電子伏的X射線(xiàn)激光脈沖。這一方案不需對(duì)現(xiàn)有XFEL裝置進(jìn)行任何復(fù)雜的升級(jí)改造，因此也可在國(guó)際上其它類(lèi)似的XFEL裝置上實(shí)現(xiàn)阿秒X射線(xiàn)脈沖。

太陽(yáng)能作為一種潔凈和相對(duì)易于獲取的能源在未來(lái)的動(dòng)力產(chǎn)品中將占有越來(lái)越大的比份。如何發(fā)展高光電能量轉(zhuǎn)換效率、高可靠性和低成本的太陽(yáng)能電池是目前太陽(yáng)能利用領(lǐng)域所面臨的關(guān)鍵問(wèn)題。相對(duì)于第一代和第二代太陽(yáng)能電池(轉(zhuǎn)換效率<<50％)，各國(guó)科學(xué)家紛紛研究不同的應(yīng)用于第三代太陽(yáng)能電池的新材料和新結(jié)構(gòu)，目標(biāo)是使光電轉(zhuǎn)換效率大于5 0％。近年來(lái)，一種具有微、納米量級(jí)特殊結(jié)構(gòu)的光伏材料成為太陽(yáng)能電池的研究熱點(diǎn)。利用飛秒脈沖激光在極短的持續(xù)時(shí)間內(nèi)激發(fā)出極大的峰值能量，其在硅片的相互作用過(guò)程中具有很強(qiáng)的非線(xiàn)性效應(yīng)，聚焦燒蝕硅表面很小的一塊面積，形成規(guī)則排列的微納米結(jié)構(gòu)。這種微納米結(jié)構(gòu)由于表面積增大，對(duì)入射光波有很大的吸收，且對(duì)光的敏感性提高了數(shù)百倍，這些性質(zhì)對(duì)我們提高光電轉(zhuǎn)換效率具有很大的指導(dǎo)意義。這種材料與本底未處理材料的性質(zhì)相比，材料帶隙減小，對(duì)光的敏感性提高了數(shù)百倍，這使得其對(duì)波長(zhǎng)為250—2500 nm的入射光波有大于90％的吸收；另外，黑硅比傳統(tǒng)材質(zhì)的硅的比重低。這些奇特的光電和物理性質(zhì)能進(jìn)一步提高太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。根據(jù)光吸收效率，激子光量子效率，化學(xué)電勢(shì)效率以及填充因子計(jì)算總的光電轉(zhuǎn)換效率，普通硅基太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率只有1 5％，而基于微納結(jié)構(gòu)光伏材料的太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率可望達(dá)到50%-60%。 針對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展在太陽(yáng)能光伏技術(shù)方面的重大需求，發(fā)展利用超短脈沖激光制備具有優(yōu)異光電轉(zhuǎn)化效率的微納結(jié)構(gòu)光伏材料的新方法，以及通過(guò)探測(cè)光伏材料中非平衡載流子的能帶結(jié)構(gòu)及微分負(fù)電導(dǎo)等特性，探知光伏材料的光電轉(zhuǎn)換效率，從而篩選出轉(zhuǎn)換效率較高的微納結(jié)構(gòu)光伏材料，最終在發(fā)展新型、高效太陽(yáng)能電池的新原理和新技術(shù)方面取得創(chuàng)新性突破，為我國(guó)研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高效第三代光伏電池打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

本成果以飛秒激光作為加工光源，研究飛秒激光束流作用下材料表面微結(jié)構(gòu)及彩色視覺(jué)效果形成機(jī)制，建立飛秒激光彩色微條紋制備理論模型；協(xié)同攻克高精度光機(jī)電多軸協(xié)調(diào)控制技術(shù)、三維動(dòng)態(tài)掃描振鏡及控制技術(shù)、激光參量監(jiān)測(cè)及穩(wěn)定性控制等關(guān)鍵技術(shù)，形成超快飛秒激光彩色微條紋制備工藝數(shù)據(jù)庫(kù)，集成開(kāi)發(fā)精密制造裝備。 一、項(xiàng)目分類(lèi) 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、成果簡(jiǎn)介 飛秒激光金屬表面彩色微條紋全息精密制造裝備開(kāi)發(fā)，突破金屬表面各類(lèi)微條紋結(jié)構(gòu)精密加工需求，實(shí)現(xiàn)視覺(jué)上多層次、多區(qū)域幻彩效果顯示；相較于傳統(tǒng)顏料制備彩色條紋，采用激光制備技術(shù)的金屬表面彩色視覺(jué)效果依賴(lài)于表面微納米結(jié)構(gòu)，不會(huì)因金屬表面氧化改變顯示效果，也不存在掉色等現(xiàn)象，更具有使用價(jià)值，非常適用于3C、金屬模具加工、紀(jì)念幣、珠寶制造以及特殊信息存儲(chǔ)和防偽等領(lǐng)域。 本成果以飛秒激光作為加工光源，研究飛秒激光束流作用下材料表面微結(jié)構(gòu)及彩色視覺(jué)效果形成機(jī)制，建立飛秒激光彩色微條紋制備理論模型；協(xié)同攻克高精度光機(jī)電多軸協(xié)調(diào)控制技術(shù)、三維動(dòng)態(tài)掃描振鏡及控制技術(shù)、激光參量監(jiān)測(cè)及穩(wěn)定性控制等關(guān)鍵技術(shù)，形成超快飛秒激光彩色微條紋制備工藝數(shù)據(jù)庫(kù)，集成開(kāi)發(fā)精密制造裝備。技術(shù)優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在： （1）采用高精密電機(jī)控制偏振態(tài)鏡片旋轉(zhuǎn)掃描裝置，同步實(shí)現(xiàn)激光加工參數(shù)、光束角度線(xiàn)偏振與圓偏振鏡片精密偏擺控制，突破光束偏振態(tài)多維調(diào)控，形成精密激光加工工藝數(shù)據(jù)庫(kù)； （2）配套國(guó)產(chǎn)飛秒激光器，由激光器性能優(yōu)化角度改善激光加工效果，于激光器內(nèi)部實(shí)現(xiàn)脈沖調(diào)制，減少外部控制環(huán)節(jié)； （3）基于自主開(kāi)發(fā)的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)到控制系統(tǒng)集成，簡(jiǎn)化操作以提高加工效率；滿(mǎn)足根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求實(shí)現(xiàn)特定功能開(kāi)發(fā)。

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于飛秒激光技術(shù)的玻璃表面室內(nèi)清潔機(jī)器人及方法，包括飛秒光纖激光器、實(shí) 時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)和控制中心，飛秒光纖激光器、實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)均與控制中心相連，其中:飛秒光纖激光器用 來(lái)去除玻璃表面的灰塵和污垢;實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)包括定位儀器、玻璃厚度檢測(cè)儀器、玻璃層數(shù)檢測(cè)儀器和 玻璃透光率檢測(cè)儀器，定位儀器用來(lái)定位玻璃上灰塵和污垢。本發(fā)明機(jī)器人置于室內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)玻璃幕墻 或玻璃窗外表

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)李曉光團(tuán)隊(duì)在前期研究基礎(chǔ)上，基于鐵電隧道結(jié)量子隧穿效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了具有亞納秒信息寫(xiě)入速度的超快原型存儲(chǔ)器，并可用于構(gòu)建存算一體人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，該成果在線(xiàn)發(fā)表《自然通訊》雜志上。研究人員制備了高質(zhì)量Ag/BaTiO3/Nb:SrTiO3鐵電隧道結(jié)，其中鐵電勢(shì)壘層厚為6個(gè)單胞（約2.4nm）。基于隧道結(jié)能帶的設(shè)計(jì)，以及其對(duì)阻變速度、開(kāi)關(guān)比、操作電壓的調(diào)控，該原型存儲(chǔ)器信息寫(xiě)入速度快至600ps（注：機(jī)械硬盤(pán)的速度約為1ms, 固態(tài)硬盤(pán)的約為1-10ms）、開(kāi)關(guān)比達(dá)2個(gè)數(shù)量級(jí)，且其600ps的阻變速度在85℃時(shí)依然穩(wěn)定（工業(yè)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)）；寫(xiě)入電流密度4×103A/cm2，比目前其他新型存儲(chǔ)器低約3個(gè)量級(jí)；一個(gè)存儲(chǔ)單元具有32個(gè)非易失阻態(tài)；寫(xiě)入的信息預(yù)計(jì)可在室溫穩(wěn)定保持約100年；可重復(fù)擦寫(xiě)次數(shù)達(dá)108-109次，遠(yuǎn)超商用閃存壽命（約105次）。即使在極端高溫（225℃）環(huán)境下仍能進(jìn)行信息的寫(xiě)入，可實(shí)現(xiàn)高溫緊急情況備用。

北京大學(xué)物理學(xué)院顏學(xué)慶教授/馬文君研究員團(tuán)隊(duì)近期在激光加速重離子領(lǐng)域獲得重要進(jìn)展。他們利用人工設(shè)計(jì)的雙層納米靶材，獲得了能量高達(dá)580兆電子伏特（MeV）的碳離子，將飛秒激光加速重離子能量記錄提高了兩倍。相關(guān)結(jié)果以” Laser Acceleration of Highly Energetic Carbon Ions Using a Double-Layer Target Composed of Slightly Underdense Plasma and Ultrathin Foil”為題發(fā)表在物理評(píng)論快報(bào)上（Physical Review Letters 122，014803 （2019））。 高能重離子在腫瘤治療、生物輻照、核物理與核能等領(lǐng)域有著廣泛的用途。利用超強(qiáng)飛秒脈沖激光加速重離子一直是激光加速領(lǐng)域的難點(diǎn)。之前的大量實(shí)驗(yàn)研究中，通常只能獲得最高能量為幾兆電子伏特每核子（MeV/u）的重離子。而在相同條件下，質(zhì)子可被加速至近百兆電子伏特，遠(yuǎn)高于重離子。這是因?yàn)?，要有效加速重離子，需要將其在加速初始階段就電離到高電荷態(tài)注入到加速場(chǎng)中，并且保持足夠長(zhǎng)的加速時(shí)間。一般情況下，這兩點(diǎn)很難同時(shí)實(shí)現(xiàn)。馬文君研究員團(tuán)隊(duì)在前期工作的基礎(chǔ)上（PRL 115, 064801 (2015)，PRL 113, 235002 (2014), Adv Mater 21(5),603 (2009), Nano Lett 7(8), 2307(2007)），設(shè)計(jì)并制備出了一種由超薄超低密度碳納米管泡沫與類(lèi)金剛石納米薄膜組成的雙層復(fù)合靶材，成功地同時(shí)實(shí)現(xiàn)了這兩個(gè)條件。復(fù)合靶材在超強(qiáng)飛秒脈沖激光作用下，位于類(lèi)金剛石納米薄膜中的碳離子，先后經(jīng)歷了光壓電離注入與長(zhǎng)達(dá)數(shù)百飛秒的鞘場(chǎng)加速兩個(gè)過(guò)程，最終速度達(dá)到了光速的30%。這是首次利用超短脈沖在實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)了重離子的級(jí)聯(lián)加速。圖：本研究結(jié)果（）與已有重離子加速實(shí)驗(yàn)結(jié)果匯總。 他們的理論與數(shù)值模擬工作表明，這種高效的加速方案也適用于金、釷、鈾等重離子。在現(xiàn)有激光條件下，可產(chǎn)生能量為數(shù)十兆電子伏特每核子、密度為傳統(tǒng)束流10^9倍的高能高密度重離子束流。這種高能高密度重離子束團(tuán)將為超重元素合成、短壽命核素加速、溫稠密物質(zhì)等溫加熱等重要物理難題的解決提供新的方案。，將為科學(xué)前沿領(lǐng)域及新興交叉學(xué)科的迅猛發(fā)展帶來(lái)新的機(jī)遇。 馬文君研究員為論文第一作者與通訊作者。顏學(xué)慶教授與韓國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)研究所的Nam，Chang Hee教授為共同通訊作者。論文主要作者還包括陳佳洱院士、賀賢土院士、M. Zepf教授, J. Schreiber教授, Kim, I Jong教授、林晨研究員、盧海洋研究員和余金清博士等。該項(xiàng)目得到國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施培育項(xiàng)目（2017ZF22）、科技部重大儀器專(zhuān)項(xiàng)、自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、核物理與核技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和北京市卓越青年科學(xué)家等項(xiàng)目的支持。 相關(guān)文章鏈接如下：Phys. Rev. Lett. 122, 014803 （2019）https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.122.014803Phys. Rev. Lett. 115, 064801 (2015)https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.115.064801

河北大學(xué)電子信息工程學(xué)院7名師生自主研發(fā)出“可在1秒內(nèi)同時(shí)對(duì)6人實(shí)現(xiàn)檢測(cè)”的智能體溫篩檢、員工簽到系統(tǒng)，并在該校第九屆教職工代表大會(huì)中進(jìn)行了試用。據(jù)介紹，該系統(tǒng)由河北大學(xué)電子信息工程學(xué)院的2名教師帶領(lǐng)5名學(xué)生研發(fā)，從設(shè)計(jì)、硬件選型、軟件開(kāi)發(fā)周期共歷時(shí)40天。研發(fā)人員均為河北大學(xué)厚德創(chuàng)客空間成員，研發(fā)過(guò)程中所有技術(shù)指導(dǎo)、數(shù)據(jù)共享與試驗(yàn)交流全部在網(wǎng)上進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)攻關(guān)的“云研發(fā)”。該套系統(tǒng)基于紅外熱成像原理，采用高精度人臉識(shí)別算法，可在1秒內(nèi)同時(shí)對(duì)6人實(shí)現(xiàn)快速人臉比對(duì)和測(cè)溫功能，溫差精度在±0.3度以?xún)?nèi)，人員通過(guò)測(cè)溫區(qū)域時(shí)無(wú)需停留、無(wú)需人工干預(yù)。目前，該系統(tǒng)正準(zhǔn)備申請(qǐng)有關(guān)部門(mén)檢驗(yàn)。河北大學(xué)電子信息工程學(xué)院院長(zhǎng)劉秀玲稱(chēng)，目前，研發(fā)團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，賦予該系統(tǒng)技術(shù)含量更高、適應(yīng)場(chǎng)景更豐富的實(shí)用功效，以期在企業(yè)復(fù)產(chǎn)復(fù)工、商場(chǎng)、超市等人員密集區(qū)域廣泛應(yīng)用。

超快光子束流可通過(guò)對(duì)組成物質(zhì)的原子、分子和電子等微觀粒子進(jìn)行超高時(shí)空分辨率的測(cè)量和控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)物質(zhì)相關(guān)的物理、化學(xué)和生物醫(yī)學(xué)等宏觀過(guò)程的理解、應(yīng)用和控制。時(shí)間尺度在10-18秒的阿秒光子束流，能夠?qū)﹄娮舆M(jìn)行實(shí)時(shí)探測(cè)和控制，為人類(lèi)認(rèn)識(shí)微觀世界提供了全新手段，被認(rèn)為是激光科學(xué)史上最重要的里程碑之一。世界先進(jìn)國(guó)家都將阿秒科學(xué)列為未來(lái)10年激光科學(xué)最重要的發(fā)展方向。歐盟極端光學(xué)裝置ELI(Extreme Light Infrastructure)項(xiàng)目三大裝置之一，位于匈牙利的阿秒光脈沖源 (ELI-ALPS)研究中心的首要任務(wù)就是為國(guó)際科學(xué)界用戶(hù)提供涵蓋相干極紫外(XUV)、X 射線(xiàn)和阿秒脈沖的超快光子束流。 利用強(qiáng)激光與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生高次諧波是突破飛秒極限實(shí)現(xiàn)高亮度阿秒脈沖輻射的重要方案之一。在強(qiáng)激光與固體密度等離子體的相互作用中，由于兩者之間的能量耦合效率較低，諧波輻射以低效率的相對(duì)論振蕩鏡（Relativistic Oscillating Mirror, ROM）機(jī)制為主，難以產(chǎn)生高能的孤立納米電子層進(jìn)行更高效率的相干同步輻射(Coherent Synchrotron Emission, CSE)。