9月4日上午，由山东大学核科学与能源动力学院举办的第249期能动学术论坛顺利举行。此次论坛邀请到上海交通大学机械与动力工程学院副教授刘宁做专题报告，题为“超短脉冲激光诊断及其在等离子体能源转化的应用”。本次论坛由核科学与能源动力学院副院长韩奎华主持，百余名师生参与了本次论坛。

报告以反应流（火焰与等离子体）的固有特征为切入点，系统阐述了等离子体在能源、环境、材料与制造等领域的广泛应用及其诊断挑战。刘宁副教授指出，等离子体体系普遍具有关键物种浓度低、快速加热（如2000 K/µs量级）、振-转非平衡、三维多尺度结构及空间-时间-质量-能量耦合等特点，这些都对测量方法提出了高时空分辨率、高灵敏度和非平衡测温的要求。针对上述挑战，刘宁教授提出以飞秒（fs）激光为核心的发展思路：利用飞秒脉冲的时域极短特性获得更高的瞬时光强与灵敏度，并借助其频域宽带实现多参数、多物种及非线性光谱诊断，从而同时解决空间、时间、质量和能量测量需求，并配合三维层析成像技术实现高维诊断。

在方法学发展部分，刘宁副教授按演讲顺序详细介绍了三类代表性超短脉冲光谱技术及其关键特性：飞秒腔增强吸收光谱（fs-CEAS）、基于相干拍频（coherence beating）的fs/ps相干反斯托克斯拉曼散射（CARS）以及飞秒激光吸收光谱（fs-LAS）及多参数光谱方法，用于在复杂体系中同时测量多种物种和温度，为非平衡等离子体诊断提供补充手段。随后，刘宁副教授按照演讲顺序展示了上述方法在等离子体能量传输与合成应用中的若干重要成果：飞秒两光子吸收诱导荧光（fs-TALIF）、飞秒电场诱导二次谐波（fs-EFISH）以及碳尖增强等离子体与极端温度合成。此外，团队研究发现碳纤维在与Debye长度相近尺度时能显著增强局部电场，诱发均匀体积高温等离子体，从而将电弧高温但不均匀的特性与辉光放电的稳定性结合，成功实现用于极端温度烧结的均匀高温等离子体合成，示范性制备了高熔点材料（如Hf(C,N)、MgO）并实现了无催化剂条件下的碳纳米管快速合成，展示了在3D打印、脉冲电阻加热与等离子体催化等工程化应用中的潜力。 

报告最后，刘宁副教授对所开发的飞秒光谱方法在实验实施、信号噪声控制、多参数反演与数据解析方面的要点进行了总结，并展望了这些诊断技术在等离子体能源转化与工程化应用中的前景。

会后，师生们就检测灵敏度、相干噪声抑制、非平衡系统建模及如何将实验方法推广到实际工业应用等问题与刘宁副教授展开了热烈讨论。刘宁副教授也结合在弗吉尼亚大学、普林斯顿大学及香港城市大学的工作经历，就青年学生的研究方向选择与学术发展提出了务实建议，鼓励大家关注多尺度诊断技术与交叉学科应用。

嘉宾简介：

刘宁，上海交通大学，副教授，入选国家高层次青年人才计划项目（海外）。2020年在弗吉尼亚大学获得博士学位，2020年至2025年分别在普林斯顿大学做博士后和香港城市大学做助理教授。主要从事超短脉冲激光诊断、等离子体能源转化和三维层析成像等研究。以第一/通讯作者身份在Nature, Nature Synthesis, Nature Communications, ACS Energy Letters, Applied Physics Letters, Optics Letters, Proc. Combust. Inst.等期刊发表论文。研究成果荣获2025 R&D Award，并受到Nature Video和Nature Synthesis等多家国际媒体的报道。

（作者：王胜杰 /摄影：王胜杰 /责任编辑：刘晓凤、齐建荟）