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實現從“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本質的邊界。

當阿秒激光的“快門”首次按下，人類將擁有一雙看透物質本質的“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新發展。

未來，這座先進阿秒激光設施建成后，將在粵港澳大灣區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，綜合性能有望實現全球領先。中國科學院院士汪衛華表示：“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’。”

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便提出建設阿秒激光裝置的戰略構想。歷經8年論證與攻關，從技術路線設計到國家發改委批復，從區域協同到人才集聚，中國科學家以“十年磨一劍”的韌勁，終將藍圖轉化為現實。 

據介紹，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"，能激發物質內層電子躍遷，產生極紫外（XUV）和軟X射線輻射。    

當這些輻射與物質相互作用時，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，科學家可定制阿秒脈沖的強度、頻率和偏振特性，實現對電子運動的“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內部的微觀動態過程。這不僅解決了以往需要間接證據來證實的問題，還大大提升了科學研究的精確度和深度。

據了解，先進阿秒激光設施建成后，將在多學科前沿基礎研究和產業應用方面發揮重要作用，為研究物理、化學、材料、信息、生物醫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，有望為我國在物質科學的前沿基礎研究領域實現重大突破提供關鍵技術保障。           

據相關科學家介紹，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內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，探索物質的新狀態和新性質。例如，研究高溫超導材料中的電子配對機制，為開發新型超導材料提供理論依據。

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移過程，為開發高效的人工光合系統提供新思路。

三是材料領域：利用阿秒激光揭示材料內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，為開發高速光電器件提供理論依據。

五是生物醫學領域：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、神經系統疾病等重大醫學難題提供新突破口。例如，研究蛋白質的結構和功能，為開發新型藥物提供靶點。

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