2025年1月10日，東莞松山湖，一片占地140畝的工地上，亞洲首個、世界第二個阿秒激光大科學裝置——先進阿秒激光設施破土動工。

這座總投資15億元、占地140畝的“時間捕捉器”，將人類對微觀世界的觀測精度推向了百億億分之一秒量級。

這個“超級工程”的誕生，標志著中國在超快光學領域?qū)崿F(xiàn)從“跟跑”到“領跑”的跨越。從高溫超導材料的電子配對機制，到癌癥治療的靶向分子操控，這場以“光”為刃的科技革命，正在改寫人類認知物質(zhì)本質(zhì)的邊界。

當阿秒激光的“快門”首次按下，人類將擁有一雙看透物質(zhì)本質(zhì)的“慧眼”。通過捕捉時間的“快門”，阿秒激光中心將開啟微觀世界超快探索的新篇章，助力我國在新一輪世界科技革命中搶占先機，推動多學科的交叉融合和創(chuàng)新發(fā)展。

未來，這座先進阿秒激光設施建成后，將在粵港澳大灣區(qū)托起一座世界級科學高峰。

作為“十四五”期間布局的國家重大科技基礎設施，先進阿秒激光設施由中國科學院物理研究所、西安光機所聯(lián)合共建，東莞松山湖材料實驗室深度參與。

先進阿秒激光設施分為西安和東莞兩部分，其中，東莞松山湖先進阿秒激光設施已于9月獲得國家發(fā)改委概算批復，2025年1月開工建設，總投資15億元，占地面積140畝。建成后，將建設極紫外阿秒光源、高重頻阿秒光源、高脈沖能量阿秒光源、軟X射線阿秒光源及超快硬X射線/γ射線源五類阿秒光源，并配套建設相關研究平臺。

而先進阿秒激光設施（西安部分）由中國科學院西安光機所承擔建設，已于2024年11月正式啟動建設，建設周期為5年，旨在建設軟X射線束線和高能量 THz 束線以及相應的研究終端，提供國際最先進的阿秒光脈沖。

整個先進阿秒激光設施在我國廣東東莞和陜西西安兩地，規(guī)劃建設10條束線和22個應用終端，涵蓋極紫外、軟X射線、高能γ射線等多種光源，預計2029年全面投入運行。

東莞部分聚焦極紫外阿秒光源、高通量超短脈沖等核心技術，布局6條束線和配套實驗平臺；西安部分則側重軟X射線與高能太赫茲光源，建設4條束線及終端。

建成后，該設施將提供脈寬小于60阿秒（目前國際頂尖水平）、光子能量高達500電子伏特的超快光源，綜合性能有望實現(xiàn)全球領先。中國科學院院士汪衛(wèi)華表示：“這是亞洲首個、世界第二個阿秒激光大科學裝置，將成為我國超快科學研究的‘燈塔’?！?/p>

這一設施的誕生并非偶然。早在2016年，時任西安光機所所長趙衛(wèi)便提出建設阿秒激光裝置的戰(zhàn)略構想。歷經(jīng)8年論證與攻關，從技術路線設計到國家發(fā)改委批復，從區(qū)域協(xié)同到人才集聚，中國科學家以“十年磨一劍”的韌勁，終將藍圖轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實。 

據(jù)介紹，阿秒，即十億分之一納秒，是目前人類能夠掌握的最短時間尺度。利用阿秒激光脈沖，科學家們可以像使用“超高速攝像機”一樣，實現(xiàn)對電子運動的跟蹤、測量和操控。

要理解阿秒激光的意義，需從微觀世界的速度尺度說起。電子繞原子核運動的速度約為150阿秒/圈，傳統(tǒng)飛秒激光（1飛秒=1000阿秒）如同用慢鏡頭拍攝蜂鳥振翅，只能捕捉模糊影像。而阿秒激光則像一臺“超高速攝像機”，能直接“凍結”電子躍遷、化學鍵斷裂等瞬時過程。 

阿秒激光的核心原理在于高次諧波產(chǎn)生技術：將超強飛秒激光聚焦于惰性氣體，電離后的電子在激光場中被加速并回撞母離子，釋放出波長極短（X射線波段）、脈寬極窄（阿秒量級）的相干光脈沖。這種脈沖能量高度集中的"光針"，能激發(fā)物質(zhì)內(nèi)層電子躍遷，產(chǎn)生極紫外（XUV）和軟X射線輻射。    

當這些輻射與物質(zhì)相互作用時，電子運動軌跡被實時"顯影"，猶如用高速攝像機定格子彈擊穿蘋果的過程。通過精密控制激光參數(shù)，科學家可定制阿秒脈沖的強度、頻率和偏振特性，實現(xiàn)對電子運動的“全息記錄”。

專家解釋說，在這個過程中，阿秒激光以其極短的脈寬和高的空間分辨率，允許研究人員直接觀察到物質(zhì)內(nèi)部的微觀動態(tài)過程。這不僅解決了以往需要間接證據(jù)來證實的問題，還大大提升了科學研究的精確度和深度。

據(jù)了解，先進阿秒激光設施建成后，將在多學科前沿基礎研究和產(chǎn)業(yè)應用方面發(fā)揮重要作用，為研究物理、化學、材料、信息、生物醫(yī)學等學科中的重大科學問題提供了全新的技術手段。

值得一提的是，先進阿秒激光的應用前景廣泛，涵蓋了高溫超導、量子計算、癌癥治療等多個重大基礎科學問題，有望為我國在物質(zhì)科學的前沿基礎研究領域?qū)崿F(xiàn)重大突破提供關鍵技術保障。           

據(jù)相關科學家介紹，通過阿秒激光技術，科學家們可以更深入地理解化學反應機制，優(yōu)化化學工藝；揭示分子和原子之間的相互作用及動力學過程，促進材料科學的進步；在生物醫(yī)學領域，阿秒脈沖的高分辨率成像技術有望提升疾病的早期診斷和治療效果。

一是物理領域：利用阿秒激光研究物質(zhì)內(nèi)部電子的超快運動過程，揭示電子與原子核、電子與電子之間的相互作用，探索物質(zhì)的新狀態(tài)和新性質(zhì)。例如，研究高溫超導材料中的電子配對機制，為開發(fā)新型超導材料提供理論依據(jù)。

二是化學領域：利用阿秒激光拍攝化學反應的過程，幫助科學家們更好地理解反應機理，并進一步改進化學工藝。例如，研究光合作用中的電子轉(zhuǎn)移過程，為開發(fā)高效的人工光合系統(tǒng)提供新思路。

三是材料領域：利用阿秒激光揭示材料內(nèi)部電子的動力學過程，研究材料的結構、性能和功能之間的關系。例如，研究磁性材料中的自旋動力學過程，為開發(fā)新型磁性存儲器和傳感器提供技術支持。

四是信息領域：利用阿秒激光研究信息材料中的電子運動過程，探索信息的產(chǎn)生、傳輸和處理機制。例如，研究半導體材料中的載流子動力學過程，為開發(fā)高速光電器件提供理論依據(jù)。

五是生物醫(yī)學領域：利用阿秒脈沖的高分辨率成像技術，提升疾病的早期診斷和治療效果，為研究癌癥、神經(jīng)系統(tǒng)疾病等重大醫(yī)學難題提供新突破口。例如，研究蛋白質(zhì)的結構和功能，為開發(fā)新型藥物提供靶點。

六是產(chǎn)業(yè)應用方面，先進阿秒激光設施將推動相關技術和產(chǎn)品的創(chuàng)新和發(fā)展。例如，基于阿秒激光技術開發(fā)的超快光譜儀、超快電子衍射儀等科學儀器，將在材料分析、質(zhì)量檢測、生物醫(yī)學診斷等領域發(fā)揮重要作用。同時，阿秒激光技術還將促進激光加工、激光醫(yī)療、激光通信等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提高相關產(chǎn)業(yè)的競爭力和附加值。