按照上述方法进行检索,1998年至2016年,涉及激光技术的液相体系下纳米材料合成及相关机理、应用研究的学术论文发文量为5 622篇,经过排除某些十分接近的技术领域的文献,LAL技术领域的实际发文量为1 554篇。按照Web of Science数据库自带的引证报告的分析结果,我们首先分析了19年来（1998–2016）各国发文总量的变化趋势。图2列出了排名前11位的国家或地区及其发文总量情况。按照引证报告的统计结果,中国是发文总量最高的国家,高达370篇,美国、日本以及德国分别位列第2、第3和第4位。而根据Barcikowski研究小组2009年的统计结果^[7],日本和欧盟的发文量都高于中国,美国位列第4。这种情况说明,近年来中国在LAL技术领域的论文产出不断提高。图3进一步分析了以上国家或地区的发文量年度涨落情况,2003年以前,主要发文国家为美国、日本、德国、法国和意大利等,说明这些国家在LAL技术领域的研究起步较早。自2003年开始,中国、美国、日本、德国、韩国、印度、俄罗斯、法国、意大利和加拿大等国家或地区的论文产出都在逐步提高,说明该技术领域的研究工作越来越受到重视。值得注意的是,2011年以来,中国的发文量与美国、日本、德国等研究最为活跃的国家逐步接近,到2015年,已经超过其他国家或地区,成为年度发文量排名第一的国家。

根据对检索文献所属研究机构的统计,我们列出了发文量排名前50的研究机构名单（见表2）及其地理分布情况（见图4）。这50个研究机构的发文量共为906篇,占全部发文量的57.85%,说明其主导了LAL技术领域的研究工作。我们注意到,由于Web of Science数据库自带的引证报告将每篇文献所涉及的全部研究机构都进行了统计,而部分研究机构在论文工作中可能只是合作单位,而非第一单位,因此,尽管图2中某些国家（如俄罗斯、意大利等）的发文量并不太高,但其研究机构依然具有较高的发文量,说明这些研究机构在相关领域的国际合作和交流活动中发挥重要作用。在图4中,我们根据地理区域的不同,对以上研究机构的分布进行了统计分析。在全球范围内,关于LAL技术各项研究的主要活跃区域集中在中国、东南亚、欧洲以及北美洲。在中国,从事相关研究的研究机构主要是中国科学院以及某些沿海省、市的高校（如,中山大学、浙江大学和天津大学等）。在东南亚地区,日本和新加坡的高校及科研院所一直引领该区域内的相关研究活动。在欧洲,德国和法国的研究活跃度要明显强于其他国家。在北美洲,主要是美国的政府机构（国防部、能源部等）对相关领域的研究表现出较大的积极性。

按照Web of Science数据库的“分析检索结果”功能中的“研究方向”选项,我们对所有文献的研究方向进行统计分析,并在图5中列出了排名前10的结果。分析表明,LAL技术领域的研究主要集中在化学、物理学和材料科学3个方向。涉及这3个方向的论文数量明显高于其他研究方向,甚至高出一个数量级。另外,经过分析发现,2012到2016年的5年里,各研究方向的发文量都明显高于前14年（1998–2011）的发文总量。该项结果表明,近几年,LAL技术促进社会发展的巨大潜力越来越受到国际社会的认可,所受到的重视程度也明显提升,相关科学研究更加活跃。值得一提的是,该项技术在生物医药领域的发展速度不可小觑。由于Web of Science数据库将生物医药领域划分为生物化学与生物分子学、药理学、细胞生物学、生物技术与应用微生物学、生物物理学、遗传学、毒理学、免疫学等众多细小的研究方向,所以在图5中并未给出整个生物医药领域的发文量信息。经过进一步统计,得到整个生物医药领域的发文总量为214篇,所占比例为13.77%。根据Barcikowski研究小组^[7]2009年的统计结果,生物医药领域发文量所占比例只有1%左右,这说明LAL技术制备或改进的纳米材料在生物医药领域的应用研究越来越受到重视。

研究者一般使用论文被引用数据来评估学术论文和期刊的影响力,并获得相关的研究热点和发展趋势等相关信息。为了分析LAL技术领域的研究热点,我们在表3中列出了被引频次最高的15篇文献及其相关信息（包括发表期刊、发表年份、被引频次等）。分析表明,最受关注的研究材料为贵金属（Au、Ag等）体系,少数文献关注的是过渡族金属氧化物材料（CuO、ZnO等）体系。研究内容主要集中在3个方面：（1）胶体纳米颗粒的形成过程及尺寸、形貌调控研究;（2）胶体纳米颗粒的表面活性及反应性研究;（3）胶体纳米材料的性能应用研究。这些文献平均每年至少被引用13次,最高可达135次,说明它们自发表以来一直受到普遍关注。为了进一步分析目前的研究趋势,按照Web of Science数据库自带的“研究方向”分类,我们对这15篇文献的全部施引文献的研究方向进行统计分析,并在图6中列出了排名前10的研究方向。分析表明,尽管化学、材料科学、物理学依然是主要研究方向,但与图5相比,材料科学方向的文献比例已经超过物理学方向,说明在施引文献中,相关研究工作更加集中在化学和材料科学方面,引用者可能更加关注LAL技术的材料合成策略及其所涉及的化学过程。除此之外,电化学和光谱学方向的研究工作也明显增多,这也预示着LAL技术制备的胶体纳米材料在其他相关领域研究的进一步拓展。

由于在液相体系下激光的熔蚀过程决定了所得纳米材料的尺寸、形貌、成分组成等,而它们不仅可以间接反馈形成机制相关信息,还与材料性能及应用潜力直接关联,所以,采用不同的方法探索激光熔蚀过程,进而实现相关纳米材料的形成机制总结、合成过程调控、应用性能改进是LAL技术领域最受关注的研究内容之一。对于早期的研究方法,人们主要关注的是如何调节激光波长、脉冲频率、能量密度等相关参数,从而在液相体系下获得特殊的纳米材料并总结分析相应的形成机制^[8,9],这部分研究工作所使用的方法也就是最为常见的“熔蚀靶材”（见图7）。前期研究表明,激光脉宽可以分为3类：超短脉宽激光（超快激光,即飞秒激光）、短脉宽激光（纳秒激光）、长脉宽激光（毫秒激光）,而且这3类脉冲激光的熔蚀过程有着本质的不同^[6]。在此基础上,新的研究方法也在不断涌现,如对盐溶液、胶体等直接进行“辐照溶液”^{[10,11,12,13]},又或在电场/磁场下进行“外场辅助”的激光熔蚀^[14,15,16]。这两种研究方法都为纳米材料形貌、尺寸、组成等各项参数的精确调控提供了契机。除以上研究方法之外,还有两种方法也受到普遍关注,即“溶剂诱导”^[17,18,19]和“后续加工”^[20,22]。前者通过改变溶剂种类调控胶体纳米颗粒的表面性质及生长过程,为胶体界面性质研究提供新的分析思路;后者主要通过水热、旋涂等途径将胶体纳米材料应用到不同方向,有利于进一步拓宽胶体纳米颗粒的应用领域,如生物传感、能源催化等。采用以上方法调控胶体纳米材料的形貌、尺寸及性能极大丰富了LAL技术的研究范畴。

研究者们也十分关注不同材料在LAL条件下组分、结构等变化规律的总结,这部分研究内容更侧重于材料本身各项参数演变。研究最为广泛的材料体系为“贵金属”、“半导体”和“磁性材料”（见图7）。对于“贵金属”体系而言,最具代表性的是Au、Ag、Pt及其合金。前期的研究表明,贵金属反应活性低,经激光熔蚀之后很难与液相或气相介质进行反应^[23,24,25],因此,相关工作主要集中在观察胶体纳米颗粒的尺寸、形貌、组成等在激光参数和溶剂种类等条件变化时的演变规律。近年来,由于LAL技术制备的胶体纳米材料越来越凸显出绿色、高活性等优势,如何在贵金属纳米颗粒表面嫁接各种生物分子或与其他材料进行复合以实现多功能、高效能型的新材料逐渐成为研究最为集中的课题^[26,27,28]。对于“半导体”体系,涵盖范围十分广泛,如氧化物（ZnO^[29]、CuO^[30]、TiO₂^[31]、SnO₂^[21]等）、硫化物（PbS^[32]等）、硒化物（ZnSe^[33]、CdSe^[34]等）、氮化物（InN^[35]、GaN^[36]、GaAs^[37]等）、碳化物（SiC^[38]等）。对于这些材料,研究重点在于如何构造不同微观结构或形成复合体系,以提升它们在光学、电学、化学等各方面的性能,例如,SnO₂纳米颗粒与石墨烯复合之后的导电性能^[21]等。另一种材料体系是“磁性材料”,主要包括Co^[39]、Ni^[40]等金属,Mn₃O₄^[41]、FeO_x^[42]等氧化物以及FeNi^[43]、AuCo^[44]等合金材料。研究者们一方面关注这类材料磁学性能与结构尺寸的关联,另一方面也十分在意是否能够通过磁性来辅助控制合成新材料和发现新机制,并拓宽相关材料的应用范畴。通过以上分析可以发现,只要能够以固态靶材形式存在的材料,几乎都可以利用LAL技术来合成相应的胶体纳米材料,并极有可能出现不同于常规方法制备的材料的新现象,充分体现了该技术的应用普适性。

自1990年代以来,LAL技术就被引入到纳米材料的制备策略当中。经过多年的发展,研究者已经就该技术能够成为一种制备高活性、绿色纳米材料的有效手段达成共识,而能否推进相关材料在各领域的应用发展也是目前最为火热的研究内容之一。针对“应用方向”方面的文献调研,我们通过所有检索文献总结出了3个主要的应用领域,即“生物医药”、“能源催化”和“环境保护”（见图7）。在“生物医药”领域,纳米材料的毒理作用一直备受关注。通常采用化学法制备的纳米材料表面带有活性剂或其他合成前驱体的残留成分,导致难以直接说明纳米材料本身的毒性情况,成为纳米材料在“生物医药”领域应用研究的首要障碍。然而,LAL技术制备的纳米材料无需添加任何表面活性剂或者反应前驱体,能够从根本上解决上述困扰,因此,通过该技术获得的纳米材料在“毒理分析”方面的研究十分活跃^[45,46]。研究表明,通过激光在含有生物分子的溶液中直接熔蚀金属靶材（如,金等）能够一步实现胶体纳米材料与生物分子的偶联^[47],也可以先制备胶体,再在其表面修饰生物分子^[48]。因此,研究者可以在不与其他物质接触的前提下,设计得到具有多种功能的高活性生物材料,在“生物成像”、“生物传感”以及“生物制药”等方面都表现出具大的应用潜力^{[49,50,51,52]}。LAL技术在“毒理分析”、“生物成像”、“生物传感”以及“生物制药”4个方面所发挥的积极作用使得该技术在“生物医药”领域的地位逐步上升。目前,在此领域,研究工作较为突出的课题组主要集中在国外,如德国的Barcikowski Stephan课题组、加拿大的Kabashin Andrei V.和Meunier Michel课题组等。

在“能源催化”领域,催化剂活性对于能量转化、物质分解、电子转移等各方面都十分关键。得益于胶体纳米材料处于亚稳态,且表面干净、性质活泼,LAL技术也开始在此领域崭露头角。现有研究表明,LAL技术制备的纳米催化剂（如,Au-CeO₂、AuPt、PtCo、Pt-rGO等）相对于普通化学法制备的纳米催化剂具有更高的活性^{[53,54,55,56]}。利用该技术获得的催化剂主要应用于3个方面：“光解水”、“电池”和“工业催化”。在“光解水”方面,中国科学院梁长浩课题组成功将该技术与能源研究相结合,他们通过LAL技术获取的胶体作为掺杂前驱体,在导电玻璃基底上制备的赤铁矿薄膜能够获得1.4 mA/cm²的光电流密度^[57]。中山大学的杨国伟课题组通过LAL方法同时实现TiO₂的还原以及与氧化石墨烯的复合,大大提高光解水制氢的效率^[58]。天津大学的杜希文课题组基于LAL技术开发的高活性Co₃O₄催化剂的光解水产氧效率达到氧化钴材料的最高水平,甚至超过贵金属催化剂RuO₂^[59]。这些研究工作都发表在国际一流期刊,受到同行的广泛认可。在“电池”研究方面,已有报道证明：LAL技术制备的TiO₂^[60]、SnO₂^[61]等可以用作锂离子电池的阴极材料;Au胶体可以代替生物酶氧化葡萄糖分子进而实现生物燃料电池功能^[62];在电泳技术辅助下,CuSe₂胶体可以成膜并用于太阳能电池^[63]。另外,在“工业催化”方面,主要的研究对象为甲醇、乙醇、甲酸等碳氢化合物^[64,65,66]。值得一提的是,中国科学院的梁长浩课题组开发了一种高度分散的超细铂基催化剂,在甲醇氧化方面处于国际先进水平^[56]。以上分析表明,在推进LAL技术应用于“能源催化”领域的研究工作当中,中国科学家已经开始进军世界前沿研究。

由于LAL技术制备的胶体能够用于检测和监视工业废水和汽车尾气的排放以及重金属和农药成分的残留,因此,其在“环境保护”方面的研究往往受到工业生产部门的热切关注。现有研究表明：该技术制备的胶体纳米材料能够广泛实现对重金属离子、食品和水中污染物（如黄嘌呤、病原体、苯肼等^[67,68,69]）以及易燃易爆气体（如CO、乙醇、HCl、H₂等^{[70,71,72,73]}）的痕量检测。在这些研究当中,研究重点一方面在于如何提高纳米材料的选择性,另一方面在于如何实现同时检测和分辨多种污染物。LAL在相关领域的技术优势已经引起世界范围内研究者的重视。

值得一提的是,LAL技术之所以能够具有非常宽广的应用范畴和巨大的应用潜力,除了该技术能够提供一种简洁、绿色的合成手段之外,主要得益于它所提供的反应环境具有高温高压高密度的特征,其制备的胶体纳米颗粒往往具有亚稳态的物相或者结构,如果合理控制激光、溶剂等各项参数,很有可能形成具有特殊功能的纳米材料,而这恰好弥补了一般化学合成方法的局限^[74]。因此,在LAL技术的应用研究中,如何基于亚稳态的特殊性来控制合成纳米材料的结构和性能也是相当重要的一个环节。例如,上面提到的中国科学院梁长浩课题组获得了高度分散的超细铂基催化剂,就是利用Mn胶体纳米颗粒的亚稳特性,成功将其负载在氧化石墨烯基底上,在此基础上,采用自牺牲式还原法在固定基底上成功合成超细铂基催化剂,从而获得了十分高效的催化性能^[56];加拿大Guay小组在PEG溶液中熔蚀Au靶材,成功控制了亚稳态Au纳米颗粒的尺寸和形貌,使其具有优异的电子计算机断层扫描（CT）造影功能^[48];中山大学的杨国伟课题组专门设计合成了亚稳态的金刚石、难熔合金及纳米晶等材料,大大拓展了相关材料的应用范畴^[75,76,77]。这些研究表明,详细掌握亚稳态纳米材料的物性对于深入推进LAL技术的应用研究具有重要意义。