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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構及彩色視覺效果形成機制，建立飛秒激光彩色微條紋制備理論模型；協同攻克高精度光機電多軸協調控制技術、三維動態掃描振鏡及控制技術、激光參量監測及穩定性控制等關鍵技術，形成超快飛秒激光彩色微條紋制備工藝數據庫，集成開發精密制造裝備。 一、項目分類 關鍵核心技術突破 二、成果簡介 飛秒激光金屬表面彩色微條紋全息精密制造裝備開發，突破金屬表面各類微條紋結構精密加工需求，實現視覺上多層次、多區域幻彩效果顯示；相較于傳統顏料制備彩色條紋，采用激光制備技術的金屬表面彩色視覺效果依賴于表面微納米結構，不會因金屬表面氧化改變顯示效果，也不存在掉色等現象，更具有使用價值，非常適用于3C、金屬模具加工、紀念幣、珠寶制造以及特殊信息存儲和防偽等領域。 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構及彩色視覺效果形成機制，建立飛秒激光彩色微條紋制備理論模型；協同攻克高精度光機電多軸協調控制技術、三維動態掃描振鏡及控制技術、激光參量監測及穩定性控制等關鍵技術，形成超快飛秒激光彩色微條紋制備工藝數據庫，集成開發精密制造裝備。技術優勢體現在： （1）采用高精密電機控制偏振態鏡片旋轉掃描裝置，同步實現激光加工參數、光束角度線偏振與圓偏振鏡片精密偏擺控制，突破光束偏振態多維調控，形成精密激光加工工藝數據庫； （2）配套國產飛秒激光器，由激光器性能優化角度改善激光加工效果，于激光器內部實現脈沖調制，減少外部控制環節； （3）基于自主開發的控制系統，實現工藝參數到控制系統集成，簡化操作以提高加工效率；滿足根據實際應用需求實現特定功能開發。

本發明公開了一種基于飛秒激光技術的玻璃表面室內清潔機器人及方法，包括飛秒光纖激光器、實 時監控系統和控制中心，飛秒光纖激光器、實時監控系統均與控制中心相連，其中:飛秒光纖激光器用 來去除玻璃表面的灰塵和污垢;實時監控系統包括定位儀器、玻璃厚度檢測儀器、玻璃層數檢測儀器和 玻璃透光率檢測儀器，定位儀器用來定位玻璃上灰塵和污垢。本發明機器人置于室內即可實現玻璃幕墻 或玻璃窗外表

中國科學技術大學李曉光團隊在前期研究基礎上，基于鐵電隧道結量子隧穿效應，實現了具有亞納秒信息寫入速度的超快原型存儲器，并可用于構建存算一體人工神經網絡，該成果在線發表《自然通訊》雜志上。研究人員制備了高質量Ag/BaTiO3/Nb:SrTiO3鐵電隧道結，其中鐵電勢壘層厚為6個單胞（約2.4nm）。基于隧道結能帶的設計，以及其對阻變速度、開關比、操作電壓的調控，該原型存儲器信息寫入速度快至600ps（注：機械硬盤的速度約為1ms, 固態硬盤的約為1-10ms）、開關比達2個數量級，且其600ps的阻變速度在85℃時依然穩定（工業測試標準）；寫入電流密度4×103A/cm2，比目前其他新型存儲器低約3個量級；一個存儲單元具有32個非易失阻態；寫入的信息預計可在室溫穩定保持約100年；可重復擦寫次數達108-109次，遠超商用閃存壽命（約105次）。即使在極端高溫（225℃）環境下仍能進行信息的寫入，可實現高溫緊急情況備用。

北京大學物理學院顏學慶教授/馬文君研究員團隊近期在激光加速重離子領域獲得重要進展。他們利用人工設計的雙層納米靶材，獲得了能量高達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。相關結果以” Laser Acceleration of Highly Energetic Carbon Ions Using a Double-Layer Target Composed of Slightly Underdense Plasma and Ultrathin Foil”為題發表在物理評論快報上（Physical Review Letters 122，014803 （2019））。 高能重離子在腫瘤治療、生物輻照、核物理與核能等領域有著廣泛的用途。利用超強飛秒脈沖激光加速重離子一直是激光加速領域的難點。之前的大量實驗研究中，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，質子可被加速至近百兆電子伏特，遠高于重離子。這是因為，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注入到加速場中，并且保持足夠長的加速時間。一般情況下，這兩點很難同時實現。馬文君研究員團隊在前期工作的基礎上（PRL 115, 064801 (2015)，PRL 113, 235002 (2014), Adv Mater 21(5),603 (2009), Nano Lett 7(8), 2307(2007)），設計并制備出了一種由超薄超低密度碳納米管泡沫與類金剛石納米薄膜組成的雙層復合靶材，成功地同時實現了這兩個條件。復合靶材在超強飛秒脈沖激光作用下，位于類金剛石納米薄膜中的碳離子，先后經歷了光壓電離注入與長達數百飛秒的鞘場加速兩個過程，最終速度達到了光速的30%。這是首次利用超短脈沖在實驗中實現了重離子的級聯加速。圖：本研究結果（）與已有重離子加速實驗結果匯總。 他們的理論與數值模擬工作表明，這種高效的加速方案也適用于金、釷、鈾等重離子。在現有激光條件下，可產生能量為數十兆電子伏特每核子、密度為傳統束流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將為超重元素合成、短壽命核素加速、溫稠密物質等溫加熱等重要物理難題的解決提供新的方案。，將為科學前沿領域及新興交叉學科的迅猛發展帶來新的機遇。 馬文君研究員為論文第一作者與通訊作者。顏學慶教授與韓國基礎科學研究所的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。該項目得到國家重大科技基礎設施培育項目（2017ZF22）、科技部重大儀器專項、自然科學基金重點項目、核物理與核技術國家重點實驗室和北京市卓越青年科學家等項目的支持。 相關文章鏈接如下：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

河北大學電子信息工程學院7名師生自主研發出“可在1秒內同時對6人實現檢測”的智能體溫篩檢、員工簽到系統，并在該校第九屆教職工代表大會中進行了試用。據介紹，該系統由河北大學電子信息工程學院的2名教師帶領5名學生研發，從設計、硬件選型、軟件開發周期共歷時40天。研發人員均為河北大學厚德創客空間成員，研發過程中所有技術指導、數據共享與試驗交流全部在網上進行，實現了技術攻關的“云研發”。該套系統基于紅外熱成像原理，采用高精度人臉識別算法，可在1秒內同時對6人實現快速人臉比對和測溫功能，溫差精度在±0.3度以內，人員通過測溫區域時無需停留、無需人工干預。目前，該系統正準備申請有關部門檢驗。河北大學電子信息工程學院院長劉秀玲稱，目前，研發團隊正在進行技術攻關，賦予該系統技術含量更高、適應場景更豐富的實用功效，以期在企業復產復工、商場、超市等人員密集區域廣泛應用。

超快光子束流可通過對組成物質的原子、分子和電子等微觀粒子進行超高時空分辨率的測量和控制，實現對物質相關的物理、化學和生物醫學等宏觀過程的理解、應用和控制。時間尺度在10-18秒的阿秒光子束流，能夠對電子進行實時探測和控制，為人類認識微觀世界提供了全新手段，被認為是激光科學史上最重要的里程碑之一。世界先進國家都將阿秒科學列為未來10年激光科學最重要的發展方向。歐盟極端光學裝置ELI(Extreme Light Infrastructure)項目三大裝置之一，位于匈牙利的阿秒光脈沖源 (ELI-ALPS)研究中心的首要任務就是為國際科學界用戶提供涵蓋相干極紫外(XUV)、X 射線和阿秒脈沖的超快光子束流。 利用強激光與物質相互作用產生高次諧波是突破飛秒極限實現高亮度阿秒脈沖輻射的重要方案之一。在強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論振蕩鏡（Relativistic Oscillating Mirror, ROM）機制為主，難以產生高能的孤立納米電子層進行更高效率的相干同步輻射(Coherent Synchrotron Emission, CSE)。

用各種物理手段（電場、磁場、壓力、摻雜等）創造新的物態或調控不同量子物態是凝聚態物理領域廣受關注的研究前沿，并有巨大的應用前景。而超短脈沖激光的飛速發展使得光激發調控復雜量子材料的晶體結構和電子性質成為可能。層狀過渡金屬二硫化物MoTe2可以形成幾種不同的晶體結構并具有不同的物理性質或拓撲能帶結構，為調控或切換不同結構相變提供了可能性。最近量子材料科學中心王楠林課題組和合作者利用超快泵浦探測和時間分辨的二次諧波探測技術，研究了MoTe2中兩個半金屬相之間激光誘導的亞皮秒時間尺度的結構相變。 MoTe2是由MoTe6八面體結構單元構成的原子層沿c方向堆疊形成的二維材料系統，不同的堆疊方式具有不同晶體對稱性。1T-MoTe2在室溫時是單斜的1T’相，隨著溫度降低在250K時發生結構相變，轉變成正交的T_d相，其中可以存在第二類外爾費米子。王楠林課題組通過實驗發現高強度的近紅外激光脈沖可以在亞皮秒時間尺度內將中心反演對稱性破缺的T_d相驅動到具有中心反演對稱的1T’相。該相變發生的最明顯的特征是時間分辨的反射率變化中橫向剪切振蕩聲子的消失和二次諧波強度的急劇下降。通過選擇和改變激發脈沖的脈寬和波長，從實驗上排除了激光加熱效應。該項研究首次在超快亞皮秒尺度內實現了激光誘導的非加熱效應引起的MoTe2晶體中第二類Weyl半金屬相與正常半金屬相的超快結構相變。它為超快激光控制固體的拓撲特性開辟了新的可能性，使超快激光激發的拓撲開關器件具有潛在的實際應用價值。 該工作于2019年5月22日在線發表于著名學術期刊Physical Review X（Phys. Rev. X 9, 021036 (2019)），第一作者為量子材料中心博士生張夢瑤，王楠林教授和其研究組的董濤博士是通訊作者，量子材料科學中心王健教授研究組為該工作提供了樣品。該項研究得到國家自然科學基金委員會、國家重點研究開發項目等項目的支持。

MoTe2是由MoTe6八面體結構單元構成的原子層沿c方向堆疊形成的二維材料系統，不同的堆疊方式具有不同晶體對稱性。1T-MoTe2在室溫時是單斜的1T’相，隨著溫度降低在250K時發生結構相變，轉變成正交的T_d相，其中可以存在第二類外爾費米子。王楠林課題組通過實驗發現高強度的近紅外激光脈沖可以在亞皮秒時間尺度內將中心反演對稱性破缺的T_d相驅動到具有中心反演對稱的1T’相。該相變發生的最明顯的特征是時間分辨的反射率變化中橫向剪切振蕩聲子的消失和二次諧波強度的急劇下降。通過選擇和改變激發脈沖的脈寬和波長，從實驗上排除了激光加熱效應。該項研究首次在超快亞皮秒尺度內實現了激光誘導的非加熱效應引起的MoTe2晶體中第二類Weyl半金屬相與正常半金屬相的超快結構相變。它為超快激光控制固體的拓撲特性開辟了新的可能性，使超快激光激發的拓撲開關器件具有潛在的實際應用價值。 該工作于2019年5月22日在線發表于著名學術期刊Physical Review X（Phys. Rev. X 9, 021036 (2019)），第一作者為量子材料中心博士生張夢瑤，王楠林教授和其研究組的董濤博士是通訊作者，量子材料科學中心王健教授研究組為該工作提供了樣品。該項研究得到國家自然科學基金委員會、國家重點研究開發項目等項目的支持。Figure: Pump induced SHG time traces of MoTe2 at selected fluences at T=10 K. The graph shows that as the laser fluence increases, the signal of the second harmonic of the sample drops significantly. The inset is a time-resolved schematic diagram of second harmonic detection