又一次“从0到1”！我国自研新晶体，创造世界纪录！
我国科研人员自主研发的氟化硼酸铵晶体，成功实现真空紫外激光直接倍频输出，波长达到创纪录的158.9纳米。该成果标志着在深紫外非线性光学晶体领域取得重大突破，完成了从理论模型、材料制备到器件加工的全链条创新，为前沿科技发展提供了关键材料支撑。
前不久，一项来自中国科学界的突破登上了国际顶级期刊《自然》（Nature）。我国科研人员自主创制的氟化硼酸铵（ABF）晶体，首次实现了对真空紫外激光的直接倍频输出，波长达到创纪录的158.9纳米。这不仅是该领域已知最短的输出波长，更标志着我国在深紫外非线性光学晶体材料这一战略高地上，完成了一次坚实的“从0到1”。
一张蓝图，二十年耕耘
故事的开端要回到2007年。当时，已在美国西北大学从事多年博士后研究的潘世烈研究员，选择回到中国，在中国科学院新疆理化技术研究所开启了新的征程。他心中怀揣着一个清晰的愿景：研制出性能优异的新一代深紫外非线性光学晶体。
这类晶体堪称现代高端科技的“光源心脏”。它能够通过非线性光学效应，将普通激光转化为特定波长的超强光束，尤其是难以获得的深紫外激光。这种光源是前沿科学探索（如尖端光谱分析）、精密激光制造等领域的核心工具，其性能直接决定了相关装备的水平。然而，要找到一种同时满足“大带隙、强非线性效应、高双折射、易生长”等诸多苛刻条件的晶体材料，一直是世界范围内的科学难题。
理论突破与材料创制
潘世烈团队独辟蹊径，将目光投向了氟原子在硼酸铵体系中的作用。他们发现，引入氟原子能够在材料中起到一种微妙的平衡效果，这为解决上述性能矛盾带来了希望。经过海量的计算机模拟与理论计算，氟化硼酸铵（ABF）这一理论模型的有效性得到了初步验证。
然而，从理论模型到实实在在的晶体，中间横亘着巨大的鸿沟。没有现成的工艺可循，甚至缺少相关的参考文献，一切都需要从零开始。科研团队不仅要根据ABF的材料特性摸索合适的制备方法，连反应容器都需要自己设计图纸、专门定制。他们基于晶体特性，开发并优化了气相沉积法，在近十年的时光里，经历了成百上千次的实验与失败。
转机出现在2016年。团队首次成功合成出毫米级别的ABF晶体，这一突破使得深紫外晶体材料的实用化波长首次被推进到200纳米以下，证明了这条技术路线的可行性。
从毫米到厘米：工艺的涅槃
但毫米级晶体还远未达到实用器件的要求。从毫米级到厘米级，这又是一次全新的“从0到1”的攻关。晶体生长有其固有的“习性”，ABF晶体强烈的层状生长倾向，让获得大尺寸、高质量的单晶变得异常困难。
团队没有退缩。他们依靠数十年积累的海量实验数据，不断优化工艺参数，反复筛选优势晶核，一步步攻克晶体生长的瓶颈。功夫不负有心人，2024年，厘米级尺寸的高质量ABF单晶终于被成功创制出来，晶体“长大”的核心难题被一举攻克。
材料问题解决了，如何将它加工成能实际工作的器件，是下一个关键跨越。团队通过系统性的试验，自主研发出一整套完整适配ABF晶体的器件加工工艺，实现了从实验室单晶材料到实用化器件的完美转身。
世界纪录的诞生
不久后，制备好的ABF晶体器件迎来了最终的测试。当特定波长的激光束入射这块晶莹剔透的“中国造”晶体时，奇迹发生了——输出波长被直接倍频至158.9纳米，成功创造了该领域的世界最短输出波长纪录。实验室里，激动的欢呼声响起：“成了，新晶体做成了！”
从2007年回国布局，到2024年成果惊艳世界，潘世烈研究员扎根祖国边疆近二十年，用不懈的坚持与卓越的智慧，兑现了自己当初许下的科研承诺。这项成果不仅是一篇顶刊论文，更代表着我国在关键核心光学材料领域具备了从源头理论创新到最终器件应用的完整研发能力，为未来的高端科技发展注入了新的“光”动力。
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