■记者团 王嘉敏

    9月14日晚，机械学院学术报告厅内流光溢彩，照亮整个大厅的并非绚丽的灯光，而是一个个美丽且珍贵的人工晶体样品。这些人工晶体的“主人”——中国工程院院士、著名人工晶体专家沈德忠院士，以“多彩的晶体人生”为报告主题，将大家带入了晶体的闪亮世界。    

人工晶体：“合成”技术渐露锋芒

    天然宝石、矿物晶体，在自然之中，美丽的自然晶体无处不在。但随着科技的进步，另一种晶体应运而生，“人工晶体解决了天然晶体产量小、价格高的缺陷，正得到越来越广泛的应用” 沈德忠介绍道。

    天然钻石的产量非常少，但因为其硬度而应用广泛，这个明显的“供需矛盾”曾让大家束手无策，但现在，人工合成锆石技术的日渐成熟，已成功解决了这个难题。以“天然钻石”为例，沈德忠谈起了人工晶体的优势，人工合成的锆石可以仿钻，而且性价比远高于天然钻石。“天然钻石是用克拉来衡量的，但是我国河南现在有成熟的技术生产锆石，在那里，锆石都是用公斤来衡量的”，他一边拿出一枚由锆石打造出的“钻戒”供大家相互传看，一边说道。

    “食盐、胰岛素、有机晶体中的青霉素都是人工合成的晶体”，在食品、药品与用品上，人工晶体早已占领了自己的一席之地。

“KTP单晶生长技术”：一举打破美国垄断

    “KTP单晶生长技术”，说到这个让自己引以为傲的技术，沈德忠有些神采飞扬。KTP单晶又称磷酸钛氧钾晶体，是一种优良的非线性光学晶体，由于具有波长变换，增大振幅，开关，记忆等许多元件功能，正作为光计算的基本元件而引人注目。二十世纪70年代初，这种人工晶体由美国杜邦公司率先用水热法生长出来并进行了应用。但是水热法需要的生长条件十分苛刻，生长设备的容积很小，所以美国生产的KTP晶体无论从尺寸还是光学质量都很不令人满意，售价也极为昂贵。由于KTP卓越的激光倍频性能和潜在的军用前景，美国对我国实行严格的技术封锁和禁运。

    为打破禁运，沈德忠另辟蹊径，绕开了需要苛刻条件的水热法，创造性地设计了一种特殊的顶部籽晶熔剂法。介绍起这段经历，沈德忠唏嘘不已，当时，他和同事们以分秒必争的精神，只用了半年时间就培养出了高光学质量的具有大Z切面的大尺寸KTP晶体，彻底打破了美国对KTP晶体的垄断和对我国的禁运。

    后来杜邦公司为研制KTP波导需用大Z切面的KTP单晶时，还不得不向我国购买KTP大晶片。这不但赚取了数百万美元的外汇，还提高了我国在国际晶体生长界的声誉，“让我国牢牢抓住了国际上该研究领域的话语权” 。

晶体妙用：对各领域的“全面进攻”

    晶体有着广泛的妙用，沈德忠眼中，缺少了晶体的世界将“暗淡无光”。

    “现在是信息时代，我们的信息传递就是建立在硅单晶的基础上的”他介绍道，除了通信领域，激光晶体所产生的激光只用7秒钟就可以将50mm的铁块打穿，这在军事领域有着不可小视的作用。而变频晶体可以改变光的波长，使进入的绿光变成红光再折射出去。化合物晶体更在发光二极管方面有着广泛的应用，街边巨大的LED屏幕上装点了呆板的钢筋水泥森林，五彩的霓虹灯也使城市的夜晚不再空洞黑暗。   

    在沈德忠看来，晶体研究还有很大的发展空间，许许多多未完成的实验等待着后来人去完成，“未来是你们的，晶体的潜能等待着你们去挖掘，去迎接更辉煌的成就！”