自20世纪中叶以来，激光技术不仅推动了光学领域的巨大变革，还在制造业、材料、医学、通信和国防等多个领域得到了广泛应用。激光的产生基于光的受激发射和放大原理，涉及3个关键物理过程，即受激吸收、自发发射和受激发射。首先，原子或分子吸收光子能量后，从低能级跃迁到高能级，要求入射光子的能量与两能级之间的能量差相等，称为受激吸收。随后，处于高能级的原子或分子自发返回低能级，释放1个光子，即自发发射。该光子的能量等于2个能级之间的能量差，方向与相位随机。当光子与高能级的原子或分子相互作用时，触发该原子或分子返回到低能级，并释放出一个能量、频率、相位和传播方向与入射光子完全相同的光子，即受激发射，这是激光放大的基础。激光通过介质中的受激辐射产生大量光子，因此相较自发辐射产生的普通光源，激光具有高亮度、良好的方向性、单色性和相干性。

激光器的波长和脉冲宽度显著影响纳米材料的制备工艺。根据工作波长的不同，激光器可分为紫外激光器（如氙气激光器，波长为308 nm）、可见光激光器（如He-Ne激光器，波长为632.8 nm）、近红外激光器（如Nd：YAG激光器，波长为1 064 nm）和红外激光器（如CO₂ 激光器，波长为10.6 μm）。紫外光具有较高的光子能量，因此能够有效实现物质断键，并产生较少热量，常用于微纳加工；随着激光波长的红移，光子能量逐渐降低，并主要通过非辐射弛豫过程转化为热能，进而产生局域温场，常用于有机物碳化。根据脉冲宽度的不同，激光器可分为连续波激光器（continuous wave laser，输出连续 激光波束）和脉冲激光器（pulse laser，输出脉冲激光波束）。脉冲激光器依据脉冲宽度可进一步分为毫秒、纳秒、皮秒、飞秒和阿秒激光器。在相同的输出功率下，脉宽越短，瞬时能量密度越高，极高的能量密度还会引发一些非线性效应，如多光子吸收等。连续波激光器主要通过热效应作用于物质；随着脉冲宽度缩短至皮秒级，光子与物质相互作用仅会发生光电离或雪崩电离等非热过程，而不产生冲击波或热动力学过程。

【目的】探讨激光与物质相互作用机制，优化激光合成纳米材料策略。【研究现状】综述激光制备纳米材料方法、原理及其在新能源领域的应用；凝练激光固相合成原理，总结激光合成碳材料、碳化物、氧化物、合金及高熵合金等的研究现状，研究激光合成技术在光热催化和电催化领域的技术优势和应用潜力。【结论与展望】激光合成作为新兴技术，通过优化激光合成策略，可提高纳米材料结构可控性，提升纳米材料的性能。

Fig.1 Schematic diagram of various laser effects applied to nanomaterial preparation

Fig.2 Production process of laser-induced thermal effects and plasma effects and regulation process of their mutual transformation

激光与物质相互作用能够实现高局域光场、热场、压力场和等离子体场，为微纳结构、缺陷结构和合金结构的构建提供了重要的调控手段。近年来的研究结果表明，利用激光刻蚀效应能够实现纳米材料可控合成，利用激光缺陷工程能够调控材料化学结构，利用激光快速升降温特点能够实现合金材料制备。随着新能源催化材料和激光技术的研究日益深入，激光合成用于能量储存与转换的电极材料领域取得了重要进展。未来，通过研究激光技术、材料结构与性能之间的关联，利用激光的可控制备和调控优势，设计出具有高催化活性的特定催化结构。

随着激光制备纳米材料研究的广泛开展，对激光合成纳米材料提出了更高的要求：首先，激光的脉冲宽度与能量密度对纳米材料的形成具有重要影响，开发高能量、窄脉宽的激光器可在更极端条件下实现精细纳米材料的合成调控；其次，完善的激光合成过程监测与反馈系统将有助于精准控制合成过程，特别是对局域温度和压力的准确测量，有助于深入理解与调控纳米材料的合成；再次，须要进一步探究激光与物质相互作用的机制，包括物质对激光吸收的改善、光子能量的转化，以及不同激光效应对纳米材料形成的影响等，为激光制备纳米材料提供更全面的理论支持；最后，激光连续合成与持续进料系统结合，有望实现纳米材料的大规模、快速、连续合成，推动新能源催化纳米材料的工业化应用。