Jiang Lan, nato nel 1972, è originario di Zigong, nella provincia del Sichuan. È uno dei primi professori della cattedra del Beijing Institute of Technology ed è da tempo impegnato nella ricerca sulla fabbricazione del laser a femtosecondi ed è uno dei principali leader accademici nel campo della fabbricazione del laser in Cina. Gli è stato assegnato il secondo premio del Premio nazionale di scienze naturali e il Premio per l'innovazione scientifica e tecnologica He Liang He Li, ecc. Nel maggio 2023 gli è stato assegnato il Terzo Premio nazionale per l'innovazione e nel novembre 2023 è stato eletto accademico dell'Accademia Cinese delle Scienze.
1 femtosecondo è un trilionesimo di secondo. L'energia di un impulso laser viene compressa in pochi femtosecondi e rilasciata ad altissima velocità, e la sua potenza di picco può essere aumentata di milioni di miliardi di volte, il che teoricamente può processare qualsiasi materiale solido. Il laser a femtosecondi, questo indistruttibile "coltello leggero super forte e ultraveloce", ha ampie prospettive di applicazione.
Concentrandosi sulla ricerca sulla produzione di laser a femtosecondi per più di 20 anni, il team di Jiang Lan ha realizzato una serie di importanti scoperte, ha preso l'iniziativa di scrivere una serie di piani importanti nella direzione della produzione di laser, per promuovere il primo livello della Cina nel campo della produzione laser a livello internazionale .
La prima previsione della forma della lavorazione laser a femtosecondi
Con un tempo così breve e un’energia così elevata, come verrà utilizzato il laser a femtosecondi? Sebbene ci siano molti vantaggi a livello teorico, ma per molto tempo le applicazioni di produzione del laser a femtosecondi rimangono a livello concettuale.
Dall'idea all'applicazione, dov'è la difficoltà della produzione del laser a femtosecondi? Jiang Lan ha introdotto, la teoria classica è difficile da prevedere la forma dell'elaborazione laser a femtosecondi, anche il meccanismo di elaborazione è difficile da descrivere, questo è il team di oltre 20 anni di ricerca per studiare il dilemma affrontato.
"Deve aprire il laser a femtosecondi e l'interazione materiale 'scatola nera', al fine di comprendere completamente il meccanismo di elaborazione del laser a femtosecondi." Ha detto Jiang Lan.
Durante l'elaborazione laser a femtosecondi, le proprietà transitorie locali del materiale cambieranno drasticamente, per esplorare questo cambiamento, Jiang Lan e il suo team hanno stabilito un modello quantistico del plasma per prevedere per la prima volta la forma dell'elaborazione laser a femtosecondi e hanno previsto con successo una serie di importanti effetti anomali. Inizialmente, la comunità accademica era scettica, ma poiché le principali ipotesi e previsioni del modello proposto da Jiang Lan sono state ampiamente verificate in tutto il mondo, i risultati della ricerca hanno gradualmente guadagnato riconoscimento.
Dopo aver verificato il modello, sono ancora necessarie osservazioni intuitive per supportare i risultati, ovvero per "filmare" il processo di produzione del laser a femtosecondi. A causa della tradizionale tecnologia di osservazione che ha un'unica prospettiva e si tratta ancora di immagini bidimensionali, non è possibile catturare le informazioni multidimensionali coinvolte nel processo di elaborazione laser a femtosecondi. Jiang Lan ha guidato il team a sviluppare un sistema di telecamere continue ultraveloci quasi tridimensionali su scala trasversale, che per la prima volta ha realizzato un'osservazione panoramica su 15 scale temporali nel processo di interazione laser-materiale a femtosecondi.
Con una serie di risultati originali, Jiang Lan è diventata leader nel campo della ricerca sulla produzione di laser a femtosecondi. Infatti, durante il suo lavoro post-dottorato, Jiang Lan ha iniziato a svolgere ricerche sulla fabbricazione del laser a femtosecondi. A quel tempo, non c'erano apparecchiature laser a femtosecondi, finanziamenti per progetti e laboratori, basandosi solo su un computer, Jiang Lan iniziò una difficile esplorazione.
La fabbricazione del laser a femtosecondi coinvolge molteplici discipline come meccanica, fisica, ottica, materiali, chimica, ecc. Per i campi non familiari, Jiang Lan ha fatto passi avanti in molte discipline diverse dalla meccanica attraverso lo studio autonomo o consultando esperti pertinenti, che hanno anche gettato le basi per la prossima ricerca.
Le caratteristiche dei laser a femtosecondi portano a una bassa efficienza di elaborazione, un basso rapporto profondità/diametro e una precisione di elaborazione peggiore del limite di diffrazione. Un altro ostacolo da superare è trovare un modo per regolare il processo di produzione dei laser a femtosecondi.
Basandosi sul suo modello di previsione, Jiang Lan ha aperto la strada a un nuovo principio e metodo di produzione a controllo dinamico elettronico, realizzando così il controllo dei risultati della lavorazione.
Jiang Lan ha guidato il team a verificare mentre brancolava e, infine, sulla base del nuovo principio di regolazione dinamica elettronica, l'efficienza di elaborazione è stata aumentata di 56 volte, il rapporto profondità-diametro è stato aumentato di 260 volte, in modo che il precisione di elaborazione ripetibile fino a 1/14 della lunghezza d'onda e così via.
"Qualsiasi tecnologia di elaborazione più avanzata, se rimane solo sulla carta, non potrà raggiungere un buon sviluppo delle applicazioni." Ha detto Jiang Lan.
Basandosi sui nuovi principi e metodi di regolazione dinamica elettronica, Jiang Lan ha guidato il team a superare una serie di colli di bottiglia nella produzione di microfabbricazioni complesse tridimensionali di materiali difficili da lavorare uno dopo l'altro, inventando nuove tecnologie come l'elettronica regolazione dinamica dei fori di controllo, taglio, livellamento e incisione, ha sviluppato una serie di nuove apparecchiature e ha preso l'iniziativa nella realizzazione delle principali applicazioni ingegneristiche della produzione di laser a femtosecondi e di applicazioni industriali su larga scala.
"Anche il noto taglio a schermo intero dei telefoni cellulari e altre tecnologie sono una delle tecnologie su cui ci concentriamo." Jiang Lan ha introdotto l'applicazione della modulazione dinamica elettronica producendo nuovi principi, nuove tecnologie, il team e l'impresa hanno sviluppato congiuntamente una modulazione dinamica elettronica laser a femtosecondi per tagliare/fare nuovi macchinari, le prestazioni del livello leader internazionale complessivo.
Dalla tecnologia di laboratorio alle applicazioni industriali, anche se il percorso tecnologico è chiaro, è comunque necessario considerare i costi, la praticità e altri vincoli. A tal fine, il team di Jiang Lan, insieme alle aziende partner, verifica ripetutamente il processo e adegua i parametri. "Spesso a bagno in laboratorio, a volte per perfezionare una certa prestazione, prima e dopo un anno intero di intenso lavoro." Ha ricordato il membro del team di Jiang Lan, Hu Jie, professore al Beijing Institute of Technology.
Affrontare la lavorazione di alta qualità dei materiali compositi, preparare nuovi materiali e nuovi dispositivi e sviluppare apparecchiature di produzione di alta precisione ...... Al giorno d'oggi, il team di Jiang Lan, con il suo lavoro originale e di alta qualità, continua ad aprire le porte scenari applicativi della produzione laser. "Ricerca scientifica, dobbiamo fare un lavoro davvero prezioso, fare ricerca scientifica 'in alto', non raccogliere frutti verdi." I requisiti di Jiang Lan per gli insegnanti e gli studenti della squadra sono diventati parte della cultura della squadra.
Anni fa, la produzione laser era solo un ramo terziario del settore dell’ingegneria meccanica, senza alcun supporto sistematico da parte dei dipartimenti correlati. C'erano pochi ricercatori, pochi finanziamenti per la ricerca, una piccola scala industriale e il divario era evidente rispetto al livello avanzato del mondo.
Jiang Lan si è reso conto che per recuperare il ritardo, fare affidamento su uno o due team da soli non funzionerà, "per rendere la disciplina più grande e più forte, dobbiamo unire insieme la comunità della ricerca scientifica e l'industria e lavorare insieme".
Nel 2008, la National Natural Science Foundation of China ha elencato il campo dei raggi ad alta energia e della produzione di campi energetici speciali come una direzione prioritaria di supporto, la produzione laser è un aspetto importante di esso e Jiang Lan come responsabile del campo . Sotto la guida di ex studiosi, Jiang Lan ha guidato la stesura di due parti della pianificazione del fascio ad alta energia e dell'area del campo energetico speciale del Comitato del Fondo nell'arco di 12 anni, e nel campo della produzione laser, ha raggiunto determinati risultati teorici.
Jiang Lan ha portato il gruppo di esperti a investire molto tempo ed energia per risolvere i circuiti corti della catena industriale e preparare il piano di sviluppo del settore, in modo da promuovere i programmi scientifici e tecnologici nazionali o ministeriali nel campo del laser produzione. Ha assunto la guida della stesura di 12 piani nazionali di sviluppo scientifico e tecnologico a medio e lungo termine per la produzione di laser e altre direzioni, nonché di piani scientifici e tecnologici quinquennali ministeriali del Ministero della Scienza e della Tecnologia e della Commissione della Fondazione.
Tra questi, il "13° piano quinquennale" programma chiave nazionale di ricerca e sviluppo - "produzione additiva e produzione laser", la giustificazione del progetto ha richiesto due anni e mezzo. "In quel periodo io e i membri del gruppo di esperti spesso lavoriamo e discutiamo fino al mattino presto." Jiang Lan ricorda.
Più di 30 discussioni tematiche, visite di ricerca a più di 70 imprese, scrittura di milioni di parole di materiale argomentativo... Jiang Lan e il gruppo di esperti danno il massimo. Successivamente, l'accesso speciale al supporto a rotazione del "14° piano quinquennale", diventerà l'unico settore manifatturiero a "costruire una lunga tavola" di specialità chiave nazionali.
Centinaia di istituti di ricerca scientifica, migliaia di aziende impegnate nella ricerca relativa alla produzione di laser, abbiamo competenze e interessi diversi, come riunire tutti? "Jiang Lan è sempre stato nel paese, nella posizione di sviluppo del settore per preparare il piano, e ha ottenuto il riconoscimento di tutti." Lo ha detto un esperto del settore.
"Nell'era della grande scienza, lo sviluppo della tecnologia non può fare affidamento su sforzi individuali." Jiang Lan ha affermato che ci sono ancora molti problemi da risolvere nel campo della produzione laser, il team si baserà sui "quattro orientati", unito all'industria, al mondo accademico e alla ricerca della forza d'attacco, e si impegnerà a dare il dovuto contributo al paese manifatturiero, all’istruzione, alla scienza e alla tecnologia.
