在徐至展院士、李儒新研究员的领导下，科研人员使用200400太瓦的超强超短激光脉冲，轰击厚度仅40纳米的薄膜靶，成功获得极高品质的准单能质子束，质子能谱峰能量高达9兆电子伏特（MeV），峰值流强高达3×1012质子/兆电子伏特/立体角（protons/MeV/sr）。专杀癌细胞的激光质子刀所要求的三大条件——能量高、准单能、流强大，它统统都做到了！

　　据介绍，基于传统加速器的质子刀肿瘤治疗在国内外都已取得很大进展——如上海市质子重离子医院，临床效果非常好，但是治疗费用十分昂贵，普及起来难度很高。“激光驱动的质子刀，加速梯度可以提高1000-10000倍，无疑有助于大大缩小加速器规模，大大减少治疗费用。”

　　然而，如此“能干”的激光质子刀，方案诞生已近20年，也取得了诸多理论和实验进展，但距离应用始终“差了一口气”。缘何如此困难重重？张辉解释说，主要是因为肿瘤治疗对质子束的品质要求非常严苛，这把“刀”既要“锋利”（能量高），又得“纯净”（准单能），还需“宽刃”（流强大）。此次获得的9MeV质子束，可杀死浅层肿瘤，也就是近皮肤的癌细胞。如需消灭人体深处的癌细胞，估计需要100 MeV量级的质子束。“重要的是，我们开发了用激光器获取高品质质子束的机制。”目前，上海超强超短激光实验装置（SULF）正在建设中。“待SULF明年建成投入使用后，利用SULF输出的激光脉冲就可以获得100 MeV量级的高品质高能质子束了。”