一说起封锁,卡脖子,印象中就是别人老是卡中国的脖子。
中国多会卡其他国家的脖子?
今天说的这个卡了美国脖子的激光晶体技术,早在1990年中国就已经发现了。
90年?九十年代?
估计很多人都会小小的吃惊一把。
毕竟改革开放以后,中国人睁眼看世界,几乎都是人家比中国先进。
不然也不会在全球大分工的时候,中国分到的是最基础的工业环节。
什么意思呢?
比如说钢铁这块,中国负责把铁矿石冶炼成粗钢,一块块的钢锭出口给日本。
日本再把这一块块的粗钢,精炼一下,变成特种钢再卖给中国。
没办法技术不好,只能从最基础的干起。
九十年代?技术能行?
其实吧?很多技术如果是从同一起跑线起跑,中国的技术还真就不差,甚至是可以引领世界。
但要说到人家跑了几十年甚至几百年,中国再跟着跑,那肯定落人后边,想要追上,这就得需要一定的时间,甚至是要做到弯道超车。
而今天要说的这块晶体技术,做到了更好,是因为另辟了一条赛道,中国人自己跑出来的。
所以当仁不让,以至于美国都落后了十五年,也追了十五年,甚至中国都对美国进行了技术封锁。
想要啊?
啊!
呵呵!不卖!
简单的说就是这么回事。
那么今天就围绕这个问题,来说一说。
中国的晶体发展
就这块激光晶体,其实已经是中国的第三代产品。
说到这里,解释几个概念。
激光晶体,激光都了解,那晶体呢?
晶体是一种很重要的功能性材料,它可以让光、电、磁、力、热等等的一些物理性能的产生,甚至是进行相互转换中使用到的一种物质载体。
一听这概念,就知道晶体在如今的生活中绝对是一个极其重要的材料。
确实如此,比如说在二十世纪归结出来的四大发明,半导体,集成电路也就是计算机、激光、原子能,要是离开了晶体,基本上就停摆了。
最简单的说世界上第一个半导体,就是在一块锗晶片上制作完成的。
而集成电路都知道是在一块硅单晶上完成的。
第一台激光呢?是诞生在一块红宝石晶体上。
如今的人造太阳的其中一条路径,惯性约束核聚变也利用到了晶体技术。
所以掌握了晶体技术,就是掌握了很多设备的钥匙。
那么关于晶体这件事还得从头说起。
话说早在上个世纪六十年代的时候,中国就开始在体上投入大量的精力进行研究。
带队的就是中国著名的化学家卢嘉锡,当时的情况可以说是很糟糕。
因为在这块领域国外早就开始了,人家已经有几十年的技术积累,中国想要迎头赶上,几乎是不可能的。
所以走的是老路,从模仿开始起步,可模仿也要画骨画髓画出精气神来。
光看进行模仿,也会遇到瓶颈。
这个时候,卢嘉锡就派出了陈创天来展开理论计算。
理论这东西是很厉害的,就像是科研中的灯火,用它照亮前方的迷雾,不让你迷失在这个领域的黑暗中,走在正确的道路上。
那么陈创天也是功夫不负有心人,使出了铁杵磨成绣花针的能力,最终在1976拿出一套理论,叫做晶体非线性光学效应——阴离子基团理论。
这个名字太长了,长的一般人看到了都蹙眉。
那么原理就不解释,毕竟看着就挠头,涉及到了紫外线,可见光,近红外波段等等。
总之一句话,陈创天走的这套理论和国外的同行完全的不一样。
这就相当于一个领域的赛道,国外开辟了几十年,又宽又好,可视度还不错。
跟着这条跑道跑,是轻松,但领头的不会是你,永远是跑在前边的那些人。
结果陈创天直接在旁边开了一条新的赛道,中国人用这条赛道跑,难是难了点,但这条赛道中国人是领头羊。
道理就是这个道理。
那么现在陈创天的这套阴离子基团理论已经成为了全世界,在晶体研究中的一个具有非常重要指导意义的理论,它就像灯塔一样告诉进来的研究人员,位置在哪里,你得看着这套理论往前走。
最终中国人首先在这个领域中获得了第一块晶体,叫低温相偏硼酸钡晶体。
1986年的时候,在美国旧金山举办的第十四届国际量子电子学和激光光电子会议上,中国拿出了这块低温相互偏硼酸钡晶体。
当时参会的科学家一片哗然,尤其是听了整个光学性能数据之后,所有的科学家更是吃惊。
最后发展到什么程度呢?
陈创天从发言台走下,就要出会场。
结果二百多个这方面领域的科学家,竟然有一半跟着陈创天出去了。
对于下边的会议内容他们没有什么兴趣了,就想进一步的了解一下这块晶体的详细情况。
这就导致这场会议的意外中断。
从这个反应,就能看出来陈创天理论下研制出来的这块晶体是多么的厉害。
而且这块晶体,以后被提及之时,都会说上一声中国牌的晶体。
这就结束了吗?
没有,根本没有。
中国人的特点就是,有了一步的发展,那么还有没有更进一步的发展呢?
科研的路上,打到一个拦路虎,眼前没有了,还非要再找一个,再打到。
于是陈创天回去之后,又开始了新的研发。
没多久,又拿出了一块晶体,叫三硼酸锂晶体。
一般人看这个名字感觉没什么,最多会表示一下,啊,这么快?
但专业人士不这么看,比如美国的利弗莫尔实验室的艾默尔,在遇到陈创天的时候,就问:
从晶体是否容易生长的角度看,长出来的应该是四硼酸锂,而不应该是三硼酸锂。
为什么?你们的试验会长出三硼酸锂?
陈创天怎么说呢?
回答的很干脆,中国科研人员用的是阴离子基团理论作为指导,所以在研究需要生长出什么样的硼酸锂之前,就利用这一理论进行了一个计算。
然后得到了一个结果,三硼酸锂要比四硼酸锂好,所以中国的科研人员就让它长出了三硼酸锂。
就这么简单。
在往后,又用了差不多十年的时间,研究出了第三代晶体——氟代硼铍酸钾晶体。
在这里需要说明一下,目前国际上关于非线性光学晶体,共有四种,其中只有一种是美国的杜邦公司发明的,其余三种都是在陈创天的阴离子基团理论下,被中国发明出来的。
虽然中国现在有三个类型的此类晶体,其实在中国已经有好几个系列,一共有二十多个品种。
技术封锁问题。
从上个世纪八十年代开始到九十年代初期,非线性光学晶体,中国的低温相偏硼酸钡基本上解决了一道科学难题,紫外谐波光有效功率的输出问题。
那么这个时候,立在所有科学家面前的是另外一堵墙——深紫外,也就是激光波长短于二百纳米的波段。
很多科学领域的名字听不明白不要紧,关键是要知道这背后意味着什么?
深紫外如果突破了,这就厉害了,相当于将精密化,实用化深紫外全固态激光探测的钥匙拿到了手里。
直接就站到了这一领域的制高点。
那么想要产生深紫外,这就离不开晶体这块载体,而且还要找到适合深紫外的晶体。
面对这个问题,很多科学家都拿起了武器开始挑战。
陈创天也一样,带领着团队,用上他创立的阴离子基团理论,发起了挑战。
按照老规矩,先是计算,然后是看着计算的结果进行思考,最后是选定方向,一鼓作气研究下去。
这就是后来的氟代硼铍酸钾晶体,中国研发的第三代晶体,利用这块晶体,直接就可以打破二百纳米的激光壁垒,吹散激光界的一块坚石。
东西好不好?
当然好了,最高端的晶体,可以发射出最高端的激光。
于是在2007年的时候,氟代硼铍酸钾晶体被禁止对外出口了。
可以这么说,这块晶体,也成为了中国在高科技领域中,对美国说不的第一件事。
所以能站在科学的最前言,才能和别人说不。
进入到2008年,中国启动了深紫外固态激光源前沿装备项目,一口气就研制出了八台深紫外激光科研装备。
现在依托氟代硼铍酸钾晶体,已经形成了一条崭新的产业链,从晶体制造,到光源的设计,再到装备的研发,然后是产业化,可谓是一条龙。
最值得一提的是,采访陈创天的时候,陈创天说了这么一句话:
“我觉得今天其他人很难复制我。”
就是这么豪迈。
最后再说一些小插曲
其实陈创天走阴离子基团理论,是实在没有办法选择走的一条路。
怎么回事?
当时研究紫外光谱区的时候,就一种材料——尿素。
这种材料容易潮解,不好用,这才有了要研究紫外光谱区的非线性光学晶体的想法。
有了这个想法之后,就开始寻找合适的材料,找到了一种,可这种材料的透光性不是很好。
然后又找了两个月,才找到了一种基团,以此为基础进行研发的。
这才有了后来非线性激光晶体的大发展。