近日👨🏿‍🎓，理學院物理系超快光子學實驗室戴曄教授團隊與巴黎薩克雷大學ICMMO實驗室Matthieu Lancry教授團隊在《Progress in Materials Science》上合作發表了題為“Materials roadmap for inscription of nanogratings inside transparent dielectrics using ultrafast lasers”的長篇綜述文章🫅🏽，全文分為6章，14個大圖🧽，共約18000字。該論文以“光與物質相互作用”中的“物質”（包括透明電介質、半導體和晶體等）為重點對近二十年來超快激光誘導納米光柵的形成機理進行了介紹與討論，並在基於材料化學組分的基礎上對其周期性、納米孔尺寸👨‍🦳、填充因子以及相關的“光學性能”（納米光柵形成的起始/破壞的能量窗口🕸、最大延遲量或者雙折射）和“技術性能”（誘導納米光柵的能量消耗、激光掃描速度以及熱穩定性）進行了分析與總結🙇🏼‍♂️。該期刊是國際凝聚態物理👨🏻‍⚖️🆔、材料科學研究領域的權威學術期刊，在物理和材料學界具有重要影響🏋🏼。它致力於發表具有極高影響力的綜合評述文章🥷🏼🧑🏻‍🎓，以全面🎇、權威🌻🪥、重要和可讀性而著稱🚆，期刊最新影響因子為37.4（中科院1區）。理學院物理系博士生姚恒為論文第一作者🥷🏽，戴曄教授以及巴黎薩克雷大學Matthieu Lancry教授和博士生謝瓊為共同通訊作者。

超快激光脈沖在透明材料加工領域內已經成為一種非常優異的加工工具，它可以誘導出具有高自由度和高空間精度的2D/3D結構改性。由此，人們可以很大程度上根據激光輻照參數來誘導自組織結構🧔🏼‍♀️、孔洞、納米晶體等結構改性，以及進行3D折射率分析。緊聚焦飛秒激光與光學材料相互作用的最有趣和最富創新的現象之一就是產生自組織光整形的納米結構—納米光柵💅🏻，在該結構的基礎上又發展出各類光子學應用，包括雙折射元件、幾何相位光學元件💷🕕、超穩定高密度5D光存儲技術、微/納流體通道、耐極端環境的光纖傳感器或三階非線性光學，上述應用都是利用這種“光誘導結構”（事實上並非真正的結構自組織）的光學各向異性特點。盡管已有多種納米光柵形成機理（等離子體與光子幹涉模型🍂、瞬態等離子體模型🍓、不均勻性散射波幹涉模型和自陷激子模型）被提出🏟，但其仍未有最終的定論，因此在任意透明電介質中誘導納米光柵的構想仍面臨諸多挑戰，並且目前仍未有關於納米光柵化學組分依賴的系統性研究♟。因此⛹🏿‍♂️，文章站在玻璃化學組分的視角總結了近20年間納米光柵發展的材料路線圖🧼，並將發展時間劃分為三個階段，將受激等離子體引起的納米空化過程認定為自組織光柵形成（由於散射波幹涉）的主要原因。最後，文章根據玻璃化學組分的不同分類，對納米光柵結構特性（周期、納米孔徑🏄🏿‍♂️、填充因子）🐝🧑🏻‍🦳，光學性能（納米光柵能量窗口、最大延遲量🐘、雙折射）以及“技術性能”（激光掃描速度👷‍♂️、功率消耗、熱穩定性）分別進行了分析與總結👸🏻。

雙方研究團隊在自組織納米光柵領域有著豐富的研究經驗，圍繞超快激光微納製造的課題開展密切合作🦻🏽，研究工作發表在（Ceramics International🏃🏻‍♂️💆🏿‍♀️，2021, 47, 34235；Ceramics International，2022, 48, 31363♿️🪹；Optics Express，2023, 31, 15449；Progress in Materials Science，2024, 142, 101226）。該工作得到了國家自然科學基金面上項目（12274280, 11774220）、國家留學基金委聯合培養博士生項目（No. 202206890050）的資助。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.08.333 

https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.07.012 

https://doi.org/10.1364/OE.488249 

https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2023.101226