中国科学院上海光学精密机械研究所的超强激光科学与技术全国重点实验室宾建辉研究员及其团队，在激光驱动离子加速技术上取得了显著进展。他们的研究成果已分别发表在《Physics of Plasmas》和《AIP Advances》杂志上，标题分别为“圆偏振激光脉冲增强超薄双层靶中的质子加速”及“关于双层纳米箔中质子加速的研究”。
随着超强短脉冲激光技术的发展，激光驱动离子加速技术因其产生的高能离子束特有的“布拉格峰”能量沉积特性而备受关注，这种特性使得其在癌症治疗、温稠密物质制备以及快点火方案等领域能够发挥重要作用。不过，现有的实验条件下生成的高能离子束的能量水平仍无法满足实际需求，这促使研究人员不断探索提升离子束能量的方法。
宾建辉研究员团队创新性地提出了一个基于双层纳米薄膜结构的设计方案，以大幅提高激光驱动质子加速的能量输出效率。此设计通过利用两层极薄的膜材料，实现了激光脉冲自聚焦效应和自相位调制效应，从而增强了脉冲强度并优化了脉冲前沿形态，进一步促进了辐射压力加速过程，使质子能够获得更高的能量。实验结果表明，采用该双层靶后，质子束能量提高了2.7倍，而加速质子的总数也增加了近6倍，为高性能激光质子源的开发提供了新视角。
为了深入理解双层靶对激光质子加速机制的影响，并推动这一技术在更多激光系统中的应用，研究团队还使用二维粒子模拟方法进行了详细分析。他们发现，第一层靶的最佳参数可以使激光脉冲强度最大化，而第二层靶的效果则取决于激光脉冲的具体参数。当两者达到特定平衡时，可实现激光加速质子能量的最大化增长。这项研究不仅为未来靶材设计提供了指导，而且对于促进激光驱动离子加速技术的实际应用具有重要意义。
这些成就得益于国家重点研发计划、中国科学院青年团队稳定支持项目、国家自然科学基金及中国科学院青年创新促进会等多个项目的资助和支持。
