LaAgSb2，这是一种二维层状结构材料，分别在207 K和184 K发生两个电荷密度波相变。这两个相变对应的电荷密度波的调制波矢非常小（或者说实空间的调制周期非常大），尤其是高温对应的相变其超格子调制周期几乎接近原晶格周期的40倍。利用红外光谱，他们发现低频光电导谱存在显著的压制，揭示电荷密度波相变导致单粒子激发谱上有能隙打开，绝大部分自由载流子由于费米面上打开能隙而丢失。尤其有意义的是，利用超快泵浦探测他们发现低温存在两个集体激发模式，其能量尺度非常小，在低温极限下分别只有0.12 THz（～0.5 meV）和0.34 THz（～1.4 meV）。通过改变探测光波长等多种实验条件，他们确认这两个集体模式分别对应于两个电荷密度波相变的振幅子集体激发模式。这是首次在电荷密度波材料中观察到能量尺度如此之小的振幅子激发

已有样品/n飞秒电子衍射的主要特点是可以在非常短的时间尺度上（ps或fs量级） 显示反应热、 光、 电， 以及化学反应等对物质结构变化的影响， 是研究微晶、 表面、 以及薄膜的晶体结构的先进手段。

依托国家重大仪器专项“高精度光梳成像分析仪应用与工程化开发”（2012-2019年）、国家重点研发计划“超短脉冲激光隐形切割系统及应用” （2018-2022年），在可见和近红外波段实现了高光束质量、高偏振消光比、抗环境干扰的超短脉冲输出。期间，攻克了超短脉冲自稳定锁模技术、低非线性无畸变脉冲放大技术，解决了脉冲锁模器件易受光致损伤这一制约超快激光发展和应用的根本问题，成功实现了锁模光纤种子源光路的永久免维护。项目开发了国内首台第三代半导体晶圆划片激光器，在应用单位进行芯片封测量产，解决了机械划片效率低、易崩边的难题。项目开发的激光光源在THz光谱仪器、光子3D打印、非线性光谱成像、激光精密测量等领域进行示范应用。

本项目以制备超快高储能柔性器件为导向，建立基于界面纳米复合材料的新技术。通过水热法和电化学方法在柔性导电基底上构建纳米阵列/金掺杂二氧化锰的三维纳米复合电极，作为正极；通过水热法和热处理法在柔性导电基底上生长多孔氧化铁纳米复合材料，作为负极，组装全固态薄膜器件。利用纳米复合材料的多方面优势加速电子/离子在活性材料中的传递，进而达到超快高储能的目的。基于纳米复合材料的全固态薄膜器件可展现出超快充电能力（10 V/s），比常规电容器的充电时间快10-100倍。这是国际上基于金属氧化物赝电容薄膜型超级电容器研究领域的一个重大突破。此外，本项目以开发超快超柔储能器件为导向，开发了一种热力学诱导自发组装和原位掺杂结合碳热还原的方法来实现石墨烯纳米筛粉体和薄膜的宏观可控制备，解决了传统石墨烯材料纵向物质传输差的局限。通过控制碳热温度，可以调节石墨烯纳米筛表面的孔密度，即孔径大小可控（10~100 nm）。与传统石墨烯薄膜电极相比，石墨烯纳米筛表面丰富的孔结构使得其作为电极材料时拥有更大的比表面积，而且电解质离子可以在垂直于平面的轴向上传递，缩短了离子传输路径。

 随着激光技术的不断发展，超快超强激光可以在飞秒的时间尺度（1飞秒=10-15 秒）内作用于电子使电子产生约0.1纳米（1纳米=10-9米）量级的空间位移。利用超短超强激光脉冲，人们将可以实现分子尺度下的电子位置的超快及超高精度的位置控制。然而现有的探测技术，却无法实现对电子如此微小位移的精确测量。隧道扫描显微镜（STM）利用的电子量子隧穿信号能以0.1纳米的横向和0.01纳米的纵向分辨率对静止的原子进行成像，却无法对运动中的电子进行成像。光电子显微镜（PEEM）成像系统虽然可以测量运动电子的位置，但是其最好的分辨率仅能达到约3纳米，无法在0.1纳米的尺度进行位移测量。日前，该团队利用强场电离中的时间双缝干涉图样，提出对电子在激光脉冲下的微小位移进行了测量的新方案，该方案的分辨率可达0.01纳米。为了测量电子在超短脉冲作用下的位移，他们把导致电子位移的超短脉冲置于两束较长反向旋转的圆偏振光之间。两束反旋向的圆偏振光先后分别电离电子，构成时间上的电子波包双缝干涉，这在电子动量谱中产生涡旋结构。在没有中间的超短脉冲时，该涡旋结构角向是均匀分布的。当中间加入了一束任意的被测超短脉冲，它将作用于前一圆偏光电离的电子使之产生微小位移，这个微小位移使得电子波包获得一个额外相位，从而导致先后两个电子波包的干涉结构在角方向产生了非均匀性。他们提出通过测量这个非均匀的角向分布，可以准确地提取出电子在超短脉冲作用下产生的亚纳米量级的微小位移。他们的方案对激光的焦斑效应以及两束圆偏振光的相位抖动具有很好的抗干扰能力。左图：新方案示意图；右图：测量方案给出的理论预测结果。 理论提出并在实验上实现了对椭圆偏振强激光椭偏率的原位测量新方案。他们利用两束其它参数相同而旋向相反的椭偏光来电离惰性气体氙（Xe）原子，强场电离得到的电子阈上电离谱和单电离离子总产率谱敏感地依赖于两束光脉冲之间的延时。这些能谱和产率随延时的周期性调制，能够准确反映一个光学周期之中椭圆偏振光的电场强度的最小和最大值间的比值，因此可以用来准确提取每一束椭偏光的椭偏率。研究表明，这一椭偏率测量方案在很大的激光参数范围内普遍适用，这一工作在准确表征超快强激光场的性质方面迈出了重要一步，将对强场物理研究中精细操控原子分子内的超快过程起到重要推动作用。

项目背景：板带钢控制冷却技术是现代轧钢生产过程中节约能源、控制钢材组织性能、降低生产成本提高产品竞争能力的重要环节。在中厚板和热连轧带钢领域，随着钢材品种越来越多，规格范围越来越大，对于轧后控冷装置的冷却能力和冷却均匀性功能提出了更高的需求，传统的板带钢控冷装置主要采用 U 型集管形式，由于其固有的结构特点冷却效率较低，冷却能力受限，冷却精度差，钢板和热轧卷板冷却板形控制手段欠缺，对板带材而言，热轧板带钢产品质量的稳定性和进一步提升受到很大的限制。确保热轧板带钢在高速冷却条件下的平直度，是一个关键性、瓶颈性的问题，对新一代的板带钢控制冷却装置的需求越来越迫切。关键工艺技术：板带钢控冷装置的核心设备是板带钢上下表面的冷却器，高冷速、高冷却均匀性是关键性、核心性问题。北京科技大学基于对板带钢冷却过程的换热机理及内部组织演变机理的研究，通过实验室研究与工程实践成功开发出具有自主知识产权的超密集冷却器，20mm 带钢冷速可达 50℃/S，冷却能力可达到常规 U 型集 管的 2 倍以上、冷却均匀性可控制在 10℃以内，可实现板带钢长宽厚三个方向上高速、高均匀化的冷却，因而可以得到平直度与性能极佳的板带钢产品。

几年，随着消费电子（手机、智能手表等）、生物医疗需求的快速发展，尤其是代表下一代柔性移动显示屏OLED的巨大应用市场驱动下，超快激光精密微加工产业在世界范围内迅速增长。与传统的纳秒长脉冲相比，脉宽小于15皮秒的超快激光器用于材料加工时，由于脉冲的持续时间短于材料的热弛豫时间，在加工过程中避免热效应，基本不带来附加损伤和毛刺，适合于微米乃至纳米精度的超精细冷加工。超快激光的瞬间功率极大，几乎可以和任何材料相互作用，因此适用于超快激光加工的材料范围几乎不受限制，尤其有优势的加工对象包括玻璃、蓝宝石、陶瓷、太阳能薄膜、半导体晶圆、特种合金、精密医疗器件等。

通过实验技术和理论方法的双重突破，在国际上率先实现了对原子核量子态的精确描述，揭示了水的核量子效应，该成果发表于《科学》期刊；通过开发新型扫描探针技术，在国际上首次获得了单个钠离子水合物的原子级分辨图像。扫描隧道显微镜（Scanning Tunneling Microscope，STM）是一种空间分辨率可以达到原子量级的微观探测工具。 然而，受电流放大器带宽的局限，其时间分辨一般只能达到微秒量级（10-6 s），而很多微观动力学过程往往发生在皮秒（10-12 s）和飞秒（10-15 s）量级。  为了提高STM的时间分辨率，其中一种比较可行的办法是将超快激光的泵浦-探测（pump-probe）技术和STM相结合，利用超快光与电子隧穿过程的耦合来实现“飞秒-埃”尺度的极限探测。

研制出国内首台超快扫描隧道显微镜，实现飞秒级时间分辨和原子级空间分辨，并捕捉到金属氧化物表面单个极化子的非平衡动力学行为。该工作于5月19日发表在物理领域顶级期刊《物理评论快报》上，并被选为编辑推荐文章。