在介觀物理的深海中發(fā)現(xiàn)更多科技寶藏

人工微結(jié)構(gòu)和介觀物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（以下簡(jiǎn)稱“實(shí)驗(yàn)室”）于1990年經(jīng)原國(guó)家計(jì)劃委員會(huì)撥款開(kāi)始建設(shè)，1992年通過(guò)原國(guó)家教育委員會(huì)組織驗(yàn)收并正式對(duì)外開(kāi)放。它是科技部資助的國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室之一，旨在成為全球介觀物理學(xué)和微觀物理學(xué)領(lǐng)域的領(lǐng)先實(shí)驗(yàn)室。

成立30余年來(lái)，實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)和發(fā)展得到了各方的關(guān)心和支持。在甘子釗院士作為實(shí)驗(yàn)室首任主任的建設(shè)初期，實(shí)驗(yàn)室得到了楊振寧、錢學(xué)森、黃昆和謝希德等前輩的幫助。近年來(lái)，實(shí)驗(yàn)室圍繞國(guó)家戰(zhàn)略需求和科技遠(yuǎn)景規(guī)劃，前瞻布局并持續(xù)建設(shè)介觀物理研究特色顯著、多學(xué)科緊密結(jié)合的研究基地，產(chǎn)生了大量研究成果，吸引和培養(yǎng)了眾多物理學(xué)、信息科學(xué)領(lǐng)軍人才。

完善研究布局，夯實(shí)人才基礎(chǔ)

實(shí)驗(yàn)室發(fā)展的主導(dǎo)思想是：研究時(shí)空尺度變化時(shí)介觀物理新現(xiàn)象及新規(guī)律，加強(qiáng)小空間、短時(shí)間尺度物理過(guò)程理論方法創(chuàng)新和測(cè)量手段的發(fā)展；注重學(xué)科交叉，推動(dòng)人工微結(jié)構(gòu)和介觀物理的研究手段和觀念在生命科學(xué)、能源及各種應(yīng)用學(xué)科延伸。

實(shí)驗(yàn)室以《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》為指導(dǎo)，建設(shè)有明顯介觀物理研究特色，光學(xué)、原子與分子物理、凝聚態(tài)物理等多學(xué)科緊密結(jié)合的研究基地。

實(shí)驗(yàn)室結(jié)合介觀物理研究前沿科學(xué)問(wèn)題和所承擔(dān)的國(guó)家重大計(jì)劃和任務(wù)，形成了3個(gè)重大研究方向，分別為介觀光學(xué)與飛秒光物理方向（含納米光子學(xué)與超快光譜、飛秒強(qiáng)場(chǎng)光物理與相干控制及介觀光學(xué)結(jié)構(gòu)、材料和納米/微光學(xué)器件研究等）、介觀體系凝聚態(tài)物理與器件方向（含納米半導(dǎo)體與光電子物理學(xué)、低維納米結(jié)構(gòu)與物理、寬禁帶半導(dǎo)體研究等）和介觀物理交叉與重大應(yīng)用方向（含軟凝聚態(tài)、納米尺度高分辨檢測(cè)、應(yīng)用超導(dǎo)、光子量子芯片研究等）。實(shí)驗(yàn)室聚焦科學(xué)前沿和國(guó)家重大戰(zhàn)略需求，力爭(zhēng)做到既對(duì)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防建設(shè)作出貢獻(xiàn)，又要在基礎(chǔ)科學(xué)發(fā)展上作出貢獻(xiàn)，建設(shè)成為國(guó)家重要科技力量。

目前，實(shí)驗(yàn)室有固定成員62人，其中，教授25名，10名終身/終身制助理教授，21名副教授和10名工程師；擁有中國(guó)科學(xué)院院士5人，發(fā)展中國(guó)家科學(xué)院院士1人，長(zhǎng)江特聘教授11人，國(guó)家杰出青年科學(xué)基金獲得者23人，萬(wàn)人計(jì)劃人才8人，教育部新世紀(jì)/跨世紀(jì)人才14人，青年長(zhǎng)江學(xué)者4人，國(guó)家優(yōu)秀青年科學(xué)基金獲得者16人。近年來(lái)，實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)建設(shè)取得突出進(jìn)展，2006年入選一個(gè)教育部創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)，2005年、2007年、2016年分別入選3個(gè)國(guó)家基金委創(chuàng)新研究群體，2014年入選一個(gè)科技部重點(diǎn)領(lǐng)域創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。

實(shí)驗(yàn)室已建成老中青有機(jī)結(jié)合的研究隊(duì)伍，形成了中國(guó)科學(xué)院院士等老一輩科學(xué)家仍在一線指導(dǎo)和發(fā)揮重要作用，杰出青年基金和教育部跨（新）世紀(jì)人才等中青年學(xué)者已成為研究的中堅(jiān)力量，青年副教授已迅速成長(zhǎng)的良好局面。研究隊(duì)伍團(tuán)隊(duì)協(xié)作和集體攻關(guān)能力不斷加強(qiáng)。

經(jīng)過(guò)30余年的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)室奠定了較為完善的研究布局和雄厚的人才基礎(chǔ)。在新的國(guó)內(nèi)外形勢(shì)下，實(shí)驗(yàn)室將進(jìn)一步凝練研究方向，增強(qiáng)原始創(chuàng)新力，迎接新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。

需求為舵創(chuàng)新為帆，

駛向研究深海

實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)研究底蘊(yùn)深厚、學(xué)科交叉融合優(yōu)勢(shì)突出，長(zhǎng)期以國(guó)家戰(zhàn)略需求為導(dǎo)向，組織原創(chuàng)性、引領(lǐng)性科技攻關(guān)，創(chuàng)新能力持續(xù)加強(qiáng)，在一些關(guān)鍵核心技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破，已成為國(guó)內(nèi)外重要的介觀物理研究基地。

多年來(lái)，實(shí)驗(yàn)室主持承擔(dān)了200多項(xiàng)國(guó)家級(jí)科研項(xiàng)目，包括牽頭多項(xiàng)國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和重大科學(xué)研究計(jì)劃，以及國(guó)家重大科研儀器設(shè)備研制專項(xiàng)等。實(shí)驗(yàn)室獲得6項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、1項(xiàng)國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，以及何梁何利科學(xué)與進(jìn)步獎(jiǎng)、高等學(xué)?？茖W(xué)研究?jī)?yōu)秀成果獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、青年科學(xué)獎(jiǎng)、中國(guó)青年科技獎(jiǎng)等多項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)，成果入選中國(guó)高等學(xué)校十大科技進(jìn)展、中國(guó)光學(xué)十大進(jìn)展、中國(guó)半導(dǎo)體十大研究進(jìn)展、2018全球30項(xiàng)光學(xué)重大進(jìn)展等，多位成員成為國(guó)際光學(xué)工程學(xué)會(huì)、美國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)、英國(guó)物理學(xué)會(huì)、中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)會(huì)士。

每年，實(shí)驗(yàn)室的成員在國(guó)際期刊上發(fā)表約200篇論文，包括《科學(xué)》（Science）、《自然·納米技術(shù)》（Nature nanotechnology）、《自然·物理學(xué)》（Nature Physics）、《自然·光子學(xué)》（Nature Photonics）、《物理評(píng)論快報(bào)》（Phys. Rev. Lett.）、《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）、《納米通訊》（Nano Letters）等。

近年來(lái)，實(shí)驗(yàn)室取得了卓越的科研成果，表面與界面原子結(jié)構(gòu)的低能電子衍射（LEED）和電泳光散射技術(shù)（ELS）研究，以及光纖光柵布拉格發(fā)射濾波器和單頻窄現(xiàn)寬光纖布拉格反射（FBR）半導(dǎo)體激光器的研制，均達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

在氮化鎵（GaN）基的藍(lán)光發(fā)光二極管（LED）研發(fā)方面，實(shí)驗(yàn)室利用新型氣相外延生長(zhǎng)技術(shù)（MOCVD）技術(shù)在氮化物研究及高科技產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方面取得了顯著成就。在有機(jī)及聚合物分子光學(xué)非線性研究領(lǐng)域，實(shí)驗(yàn)室對(duì)C60和C70等分子的非線性光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了開(kāi)創(chuàng)性研究，推動(dòng)了新型光功能材料研究等。

實(shí)驗(yàn)室還研發(fā)了超高真空（SEM）掃描隧道顯微鏡聯(lián)合系統(tǒng)，解決了掃描隧道顯微鏡視野狹窄的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)原子級(jí)觀察。在螺旋波失穩(wěn)及缺陷混沌產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)研究上，實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)了多種失穩(wěn)機(jī)制，研究成果獲得國(guó)際非線性物理界廣泛關(guān)注。在新型非線性光限幅材料研究方面，實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)了性能優(yōu)良的材料，對(duì)激光防護(hù)和光通信等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。飛秒光聲光譜實(shí)驗(yàn)則用于精確測(cè)厚，克服了傳統(tǒng)方法的局限，且測(cè)量精度極高。

在納米材料制備方面，實(shí)驗(yàn)室成功制備大面積、高度取向的納米碳管薄膜，為場(chǎng)發(fā)射圖像顯示技術(shù)提供優(yōu)良基礎(chǔ)。電子束誘導(dǎo)沉積納米碳的研究則推動(dòng)了光子晶體的創(chuàng)新制備技術(shù)，無(wú)需光刻膠和掩膜，可直接形成亞微米周期的光子晶體結(jié)構(gòu)，為全光集成電路的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

近期，實(shí)驗(yàn)室研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種新的電子傳輸材料。這種材料在能量限域效應(yīng)上表現(xiàn)優(yōu)異，且器件壽命遠(yuǎn)超常用材料TPBi。這將成為解決高三線態(tài)能量和分子穩(wěn)定性之間的兩難困境的可能途徑，并有望為突破藍(lán)光有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）的高效率和長(zhǎng)壽命之間的困境提供一種新的分子設(shè)計(jì)范式，相關(guān)成果發(fā)表于《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）。

實(shí)驗(yàn)室研究團(tuán)隊(duì)還成功實(shí)現(xiàn)了莫爾相干納米激光陣列，突破了納米激光僅能實(shí)現(xiàn)單個(gè)或固定陣列相干激射的限制，展示了納米激光能夠以“P”“K”“U”“中”“國(guó)”等圖形生成可重構(gòu)的陣列化相干激射。2023年12月，研究成果發(fā)表在《自然》（Nature）雜志上，并獲得同期專題評(píng)述，認(rèn)為相關(guān)工作“為探索更小、更智能、更強(qiáng)大的激光光源開(kāi)辟了道路”。

2024年4月21日，《中國(guó)激光》雜志社發(fā)布“2023中國(guó)光學(xué)十大進(jìn)展”。人工微結(jié)構(gòu)和介觀物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用研究成果“介觀尺度單顆粒的聲學(xué)指紋振動(dòng)譜測(cè)量”“具有糾纏修復(fù)能力的多芯片高維量子網(wǎng)絡(luò)”榜上有名。

以國(guó)家需求為舵，以創(chuàng)新為帆，駛向核心技術(shù)的深海，實(shí)驗(yàn)室在介觀物理領(lǐng)域的深入探索捷報(bào)頻傳。未來(lái)，實(shí)驗(yàn)室將繼續(xù)以國(guó)家戰(zhàn)略需求為導(dǎo)向，不斷深化研究，拓展新的科研領(lǐng)域，以期在介觀物理的深海中，發(fā)現(xiàn)更多科技寶藏，為人類文明的進(jìn)步貢獻(xiàn)智慧和力量。