【前沿资讯】科学家利用水流突破质子束加速技术难题
在医学、微电子等领域，质子束的应用前景广阔，但产生超快、高能质子束却面临诸多挑战。如今，科学家们开发出一种突破性方法，利用高重复率激光等离子加速器产生快速、明亮的质子束，且这一切的助力竟是一股水流。
质子束是高速带电粒子流，能将能量精准沉积在特定位置，精度远超X射线等其他来源，在治疗肿瘤、蚀刻微芯片和半导体特征等方面极具价值。然而，传统粒子加速器如同步加速器，依靠电磁铁加速、控制和聚焦粒子束，体积庞大限制了其在工业和临床的应用。激光等离子加速器（LPA）应运而生，它用高强度激光撞击目标产生带电粒子束，速度可媲美传统加速器，但距离仅为其一小部分，有望成为紧凑、经济高效的质子束生成方式。不过，技术挑战接踵而至：高强度激光每次脉冲后会摧毁目标，需更换新目标，效率低下；且LPA产生的质子束通常发散严重，像泛光灯般散开，难以保持狭窄焦点。
在STFC卢瑟福阿普尔顿实验室的中央激光设施中，研究人员测试了由SLAC研究人员开发的新靶，以解决更换靶的低效率问题。他们创新性地引入一层薄薄的水，形成自补充水膜靶。当激光照射到水面上时，产生预期的质子束。更令人惊喜的是，蒸发的水在靶周围形成蒸汽云，与质子束相互作用产生磁场，自然聚焦光束，使其更亮、更紧密对齐。与固体靶实验相比，水片将质子束发散度降低一个数量级，效率提高一百倍，且质子束在数百次激光发射中表现出非凡稳定性，以每秒五个脉冲的速度运行。
这一突破改变了LPA技术范式，研究人员不再完全依赖模拟，可从实验角度推动物理研究，测试不同激光强度、目标密度和环境压力等。质子束每次发射持续释放相当于40格雷的辐射剂量，是质子治疗中标准剂量，而在此重复率下运行的LPA从未达到过。此外，这些成果是使用低能激光系统实现的，标志着LPA在医学和工业实际应用方面取得重大进步。
这项发表在《自然通讯》上的研究，为相对论高功率激光器在医学、加速器研究和惯性聚变领域的新应用铺平了道路，有望推动相关技术迈向更广阔的应用前景。
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飞秒激光技术：引领电镜载网加工进入高精度高效时代
在微纳尺度科学研究与工业检测领域，电子显微镜（以下简称“电镜”）是揭示物质微观结构、探究材料性能机理的核心观测工具。而电镜载网作为支撑与固定待测样品的关键组件，其加工质量不仅直接决定样品固定的稳定性，更对薄膜沉积效果、器件结构分析精度及最终电镜成像质量产生关键性影响。因此，研发适配微纳领域需求的载网加工技术，已成为提升电镜应用效能的重要环节。
2025-09-30
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光的折射与光速变化机制探析
将直筷斜插入盛水容器中，肉眼可观察到筷子在水面处呈现“弯折”形态；夏季观察游泳池时，主观感知的池底深度显著浅于实际深度——此类日常现象的本质，均是光在不同介质界面发生折射的结果。在物理学范畴中，折射现象的核心特征之一是光的传播速度发生改变。然而，“光以光速传播”是大众熟知的常识，为何光在折射过程中速度会出现变化？这一问题需从光的本质属性、介质与光的相互作用等角度展开严谨分析。
2025-09-30
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纳米尺度光与物质强耦合新突破：定向极化激元技术开辟精准调控研究新范式
2025年9月22日，国际权威期刊《NaturePhotonics》发表了一项具有里程碑意义的研究成果：由西班牙奥维耶多大学PabloAlonso-González教授与多诺斯蒂亚国际物理中心AlexeyNikitin教授联合领衔的研究团队，首次通过实验实现了纳米尺度下传播型极化激元与分子振动的定向振动强耦合（directionalvibrationalstrongcoupling,VSC）。该突破不仅为极化激元化学领域拓展了全新研究维度，更推动“光与物质相互作用的按需调控”从理论构想迈向实验验证阶段。
2025-09-30
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从传统工艺到原子级精控了解超光滑镜片加工技术的六大核心路径
超光滑镜片作为光刻机、空间望远镜、激光雷达等高端光学系统的核心元件，其表面微观粗糙度需达到原子级水平（通常要求均方根粗糙度RMS＜0.5nm），以最大限度降低光散射损耗，保障系统光学性能。前文已围绕超光滑镜片的定义、潜在危害及检测方法展开探讨，本文将系统梳理其加工技术体系，从奠定行业基础的传统工艺，到支撑当前高精度需求的先进技术，全面解析实现原子级光滑表面的六大核心路径。
2025-09-30
