2010-9-9 來源:《經(jīng)濟(jì)日報(bào)》
關(guān)鍵詞：光電子能譜儀 非線性光學(xué)晶體 偏硼酸鋇 三硼酸鋰 陳創(chuàng)天 陰離子基團(tuán)理論
我國每年的科研成果數(shù)以萬計(jì)，但真正能夠產(chǎn)業(yè)化的比例較少，科研與經(jīng)濟(jì)“兩張皮”現(xiàn)象一直是困擾我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會發(fā)展的難題。黨中央、國務(wù)院一直把推動(dòng)科技經(jīng)濟(jì)相互融合作為我國科技工作的重點(diǎn)，把推動(dòng)科技成果產(chǎn)業(yè)化作為調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變發(fā)展方式的重要內(nèi)容。
“我可以毫不夸張地說，中國在非線性光學(xué)晶體研究領(lǐng)域?qū)κ澜绲呢暙I(xiàn)很大。”中科院院士陳創(chuàng)天在對記者說此話時(shí)，充滿了自豪。
的確如此，非線性光學(xué)晶體研究被國際學(xué)術(shù)界認(rèn)為是中國最具有國際影響力的科學(xué)研究之一。
在目前國際上僅有的5種能夠?qū)嵱没姆蔷�性光學(xué)晶體中，中國就占了3種。這3種晶體均是在陳創(chuàng)天的陰離子基團(tuán)理論指導(dǎo)下，由他的研究組和合作者一起研究、發(fā)現(xiàn)、發(fā)展、生產(chǎn)出來的。其中偏硼酸鋇（BBO）、三硼酸鋰（LBO）晶體分別獲得中科院科學(xué)技術(shù)進(jìn)步特等獎(jiǎng)和中科院科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、國家發(fā)明一等獎(jiǎng)，在20世紀(jì)90年代被國際學(xué)術(shù)界譽(yù)為“中國牌”晶體，被美國定為十大高技術(shù)產(chǎn)品。
國外同行贊揚(yáng)中國的晶體材料搞得好。
記者采訪了陳創(chuàng)天。陳創(chuàng)天說：“取得好成績，主要原因有三。第一，是國家的長期堅(jiān)持，不急于求成。無論遇到怎樣的時(shí)代變遷，晶體材料的研究從未中斷，一直延續(xù)下來。第二，是晶體材料領(lǐng)域的科研作風(fēng)好，不功利。晶體材料是實(shí)用科學(xué)，以應(yīng)用、拿得出有用的材料為目的，在這個(gè)領(lǐng)域很難弄虛作假。第三，是中國晶體界的團(tuán)結(jié)合作。”
陳創(chuàng)天涉足晶體科學(xué)研究領(lǐng)域始于1962年，48年間他和他的研究團(tuán)隊(duì)不斷給世界帶來驚喜：
1977年，陳創(chuàng)天提出“晶體非線性光學(xué)效應(yīng)基團(tuán)理論”，闡述了晶體非線性光學(xué)效應(yīng)的大小和組成晶體的基本結(jié)構(gòu)單元————陰離子基團(tuán)電子結(jié)構(gòu)之間的相互關(guān)系，為探索新型非線性光學(xué)晶體提出了若干理論判據(jù)。
從1979年開始，研究組經(jīng)過3年努力，使用助熔劑生長法，在世界上首次成功生長出厘米級尺寸的低溫相偏硼酸鋇（BBO）單晶體，為后來對該晶體進(jìn)行一系列光學(xué)性能測定奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
1987年，他們發(fā)現(xiàn)了第二塊“中國牌”非線性光學(xué)晶體————三硼酸鋰（簡稱LBO），某些性能優(yōu)于BBO晶體，很快獲得國際激光科技界和工業(yè)界的認(rèn)可，并被廣泛應(yīng)用在激光工業(yè)界。
“我們?yōu)長BO申請了專利。目前中國LBO晶體的銷量占全世界80％以上，年銷售額超過700萬美元。為國家賺了很多錢。”陳創(chuàng)天說，真正有用的成果是一定會創(chuàng)造價(jià)值的。
“給你看看我們在2002年研制出來的新晶體器件————氟硼鈹酸鉀棱鏡耦合裝置（簡稱：KBBF—PCD）。”記者接過陳創(chuàng)天遞過來的一塊長方體形器件。只見一塊約1毫米厚度的晶體被夾在兩塊紫外石英晶體中間，類似“三明治”結(jié)構(gòu)。
“你猜猜，這一塊賣多少錢？”
陳創(chuàng)天告訴記者，這個(gè)被稱為KBBF—PCD的器件已經(jīng)被應(yīng)用在中、日兩國研制的真空紫外超高分辨率光電子能譜儀中，并于2005年首次直接觀察到超導(dǎo)體在超導(dǎo)態(tài)時(shí)的超導(dǎo)能隙和庫布電子對的形成，為高溫超導(dǎo)體的機(jī)理研究提供了新的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，引起了相關(guān)領(lǐng)域科學(xué)界的高度重視。由于其不可替代的關(guān)鍵作用，KBBF—PCD器件被稱為光電子能譜儀的芯片，每個(gè)器件的市場價(jià)格高達(dá)3萬—5萬美元。
2006年，中科院物理所和理化所合作，使用KBBF—PCD器件，在國際上首次成功建造了真空紫外激光角分辨光電子能譜儀。此臺儀器的核心部件就是能產(chǎn)生177.3納米相干光的KBBF—PCD器件。使光電子能譜儀發(fā)生了革命性的變化，大大促進(jìn)了人們對固體材料中各種奇異電子特性的了解。
“你問這些晶體會在哪些地方派上用場？那可太多了。”陳創(chuàng)天告訴記者，深紫外177.3納米激光光源不但能夠應(yīng)用于光電子能譜儀，而且還能應(yīng)用于其他科學(xué)儀器。
例如，深紫外激光光發(fā)射電子顯微鏡、深紫外激光拉曼光譜儀、深紫外激光光致發(fā)光光譜儀、深紫外激光原位時(shí)空分辨隧道電子譜儀等為基礎(chǔ)的科學(xué)研究帶來強(qiáng)有力的探測手段；177.3納米固體激光源使用于光電子發(fā)射顯微鏡（PEEM），通過表面光電子發(fā)射的成像技術(shù)，詳細(xì)了解圖像的各種物理、化學(xué)內(nèi)涵。目前，IBM等公司正在使用我們所提供的KBBF—PCD器件制造這類新的表面結(jié)構(gòu)觀察設(shè)備。
“這些實(shí)例好像離我們的生活有點(diǎn)遠(yuǎn)，那我就再舉幾個(gè)例子。”陳創(chuàng)天說，現(xiàn)在液晶電視的色彩只能反映自然界顏色的45％，而下一代將是激光電視，可反映自然界的色彩超過70％，其中的綠光就是通過LBO晶體的倍頻產(chǎn)生的。另外，LBO被廣泛應(yīng)用于投影儀中，影像效果會更好；KBBF—PCD器件應(yīng)用于大規(guī)模集成電路光刻技術(shù)，將擴(kuò)大其容量。
為了推動(dòng)我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)科學(xué)儀器的研制，2007年11月，財(cái)政部和中科院首次啟動(dòng)了一個(gè)專項(xiàng)名稱為“深紫外固態(tài)激光源前沿裝備研制”的國家重大科研裝備項(xiàng)目，總經(jīng)費(fèi)約1.8億元，其核心部件就是KBBF—PCD器件。
“這些儀器設(shè)備的研制成功，將使我國在部分現(xiàn)代化科學(xué)儀器的研制方面進(jìn)入國際先進(jìn)、甚至領(lǐng)先水平。”陳創(chuàng)天說。
人們有理由相信，隨著深紫外科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，KBBF—PCD器件在科學(xué)研究和高技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍和前景必將更為廣闊。隨著全固態(tài)深紫外激光光源的發(fā)展和技術(shù)的成熟，將會有越來越多的應(yīng)用被發(fā)現(xiàn)，從而使這一光源在科學(xué)研究和高技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用。