2014年3月底,15位兩院院士及近百位專家學(xué)者聚首成都,研討太赫茲科學(xué)技術(shù)戰(zhàn)略發(fā)展。
“太赫茲”為什么能讓眾多專家學(xué)者聚首研討?中國科學(xué)http://cao88.126.zuji03.com院院士劉盛綱說,太赫茲是電磁波譜最后處女地,具有獨特的優(yōu)越性及極重要的應(yīng)用,是新一代產(chǎn)業(yè)的科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)。
電磁波譜最后處女地的爭奪
電磁波譜里,毫米波與紅外之間有一段“真空地帶”,其頻率約為1萬億赫茲,也就是“太赫茲(THz)”,這個極其特殊的波段被認為即將開啟“本世紀的又一場科技前沿革命”。太赫茲波在生命科學(xué)、材料科學(xué)、天文學(xué)、大氣與環(huán)境監(jiān)測、通訊、反恐、國家安全等多個重要領(lǐng)域……太赫茲無線通信可以承載更大的信息量,解決目前信息傳輸受制于帶寬的問題,是目前所知的滿足大數(shù)據(jù)無線傳輸速率通信要求的唯一通信手段。
國際通訊聯(lián)盟已指定下一代地面無線通信的頻段0.12THz,太赫茲技術(shù)將成為6G或7G通訊的基礎(chǔ),人類將全面進入太赫茲通信時代。
從上世紀90年代開始,在劉盛綱等專家學(xué)者的不懈努力和推動下,我國開始重視太赫茲研究,在國家“十二五”科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃、國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中長期規(guī)劃中都有明確部署。2005年,有20多位院士參加的第270次香山科學(xué)會議,專題研討如何在中國發(fā)展太赫茲科學(xué)技術(shù),標志著中國太赫茲研究戰(zhàn)略的啟動。
2010年4月底,陳佳洱等16位院士相會成都,謀劃太赫茲科學(xué)技術(shù)發(fā)展的中國路線圖。會后不久,劉盛綱等19位院士聯(lián)名上書國務(wù)院領(lǐng)導(dǎo),提出了發(fā)展我國太赫茲科學(xué)技術(shù)的若干建議并獲批示。
2011年底,科技部啟動的“毫米波與太赫茲無線通信技術(shù)開發(fā)”項目,我國太赫茲領(lǐng)域第一個過億元的863計劃主題項目,下設(shè)5個課題組,匯聚了電子科技大學(xué)、南京大學(xué)、東南大學(xué)、中國科學(xué)院等國內(nèi)十多所高校和研究所的優(yōu)勢力量,著名無線通信專家、電子科技大學(xué)李少謙教授擔(dān)任項目負責(zé)人。
在李少謙看來,太赫茲科學(xué)技術(shù)將是后摩爾時代信息技術(shù)發(fā)展的重要支撐,中國人在這一“真空地帶”能夠有所建樹,并將在這場世界科技競賽中占據(jù)制高點和主動權(quán)。
協(xié)同創(chuàng)新展示太赫茲研究的中國力量
“太赫茲科學(xué)綜合了電子學(xué)與光子學(xué)的特色,是典型的交叉前沿科學(xué)領(lǐng)域,該領(lǐng)域蘊含著原創(chuàng)性重大機理和方法并亟待突破,具有重大的科學(xué)意義,必須凝聚整合全國的優(yōu)勢力量,才能助推我國太赫茲研究持續(xù)、健康發(fā)展。”劉盛綱認為,急需一種模式來加強組織和協(xié)同攻關(guān)。
2012年,國家推動實施“2011計劃”,面對這個千載難逢的機遇,劉盛綱立即聯(lián)系國內(nèi)相關(guān)單位,著手組建太赫茲科學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心。當(dāng)年6月,電子科技大學(xué)聯(lián)合南京大學(xué)、清華大學(xué)以及中科院電子所、光電所等國內(nèi)優(yōu)勢力量,在成都正式成立太赫茲科學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心。陳佳洱院士擔(dān)任學(xué)術(shù)委員會主任、南開大學(xué)校長龔克教授擔(dān)任管理咨詢委員會主任、清華大學(xué)周炳琨院士擔(dān)任首席科學(xué)家、劉盛綱院士任中心主任。中心的成立,開啟了中國高校、研究所、企業(yè)協(xié)同創(chuàng)新研究太赫茲的新時代。
2013年,中心先后受中國電子學(xué)會委托成立太赫茲分會,受國家自然科學(xué)基金委與中國科學(xué)院聯(lián)合委托成立“太赫茲科學(xué)技術(shù)前沿發(fā)展戰(zhàn)略研究基地”,為國家太赫茲科學(xué)發(fā)展提供戰(zhàn)略建議咨詢和頂層規(guī)劃設(shè)計。
太赫茲研究領(lǐng)域的中國力量正在崛起,國際同行十分關(guān)注。2014年1月,中心國際咨詢委員會委員、國際紅外毫米波—太赫茲學(xué)會主席專門在IEEE雜志上,發(fā)表了題為《太赫茲先驅(qū):劉盛綱》的文章,并多次提到太赫茲科學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心對國際太赫茲研究的重要貢獻。
由中心開創(chuàng)的“深圳國際先進科學(xué)技術(shù)會議——太赫茲科學(xué)技術(shù)”也被國際公認為太赫茲領(lǐng)域的頂尖學(xué)術(shù)會議,極大地提升了我國太赫茲國際學(xué)術(shù)地位。
“1+2+x”的動態(tài)協(xié)同創(chuàng)新組織
太赫茲科學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心大膽創(chuàng)新體制機制,形成“1+2+x”的動態(tài)協(xié)同創(chuàng)新組織,即以電子科技大學(xué)為核心,聯(lián)合南京大學(xué)、清華大學(xué)構(gòu)建核心層,此為“1+2”。不斷吸納國內(nèi)優(yōu)勢單位、團隊和個人形成外圍層,此為“X”,現(xiàn)在由中科院電子所和光電所構(gòu)成。此外,中心還與中國電科集團簽署了成果轉(zhuǎn)化協(xié)議,構(gòu)建了一條完整的創(chuàng)新技術(shù)及產(chǎn)業(yè)鏈條。
“太赫茲科學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心所追求的就是1+1>2的效果,通過協(xié)同機制來共享我們的經(jīng)驗、思想、設(shè)備、資源等,做出比單打獨斗時更多的成果。”中心學(xué)術(shù)委員會副主任、南京大學(xué)吳培亨院士說。
2012年底,劉盛綱團隊在國際頂級物理學(xué)術(shù)期刊《Physical Review Letters》發(fā)表論文,首次發(fā)現(xiàn)電子激發(fā)表面等離子體激元產(chǎn)生太赫茲到紫外輻射的新現(xiàn)象,并原創(chuàng)性提出利用表面等離子體激元把電子學(xué)和光子學(xué)結(jié)合起來嘗試太赫茲輻射的新機理。
文章在國內(nèi)外引起很大反響,Nature Physics在這篇文章被接受但尚未公開發(fā)表前就在其專欄刊出了一篇專題評述文章,指出“這是一個十分令人驚訝的成果……”
“這個實驗如果不由中國人來驗證,那就太可惜了!”吳培亨第一時間建議由協(xié)同單位發(fā)揮各自優(yōu)勢,共同對這個發(fā)現(xiàn)的新物理現(xiàn)象進行實驗驗證。
電子科大擅長太赫茲產(chǎn)生和調(diào)控機理研究,南京大學(xué)專注太赫茲檢測機理研究,清華大學(xué)在太赫茲高速無線通信和太赫茲源高質(zhì)量束源研究方面獨步國內(nèi),中科院光電所則在微納加工技術(shù)方面實力雄厚。
幾家單位各展所長,創(chuàng)新要素?zé)o縫銜接,最大限度地提升了創(chuàng)新能力,使得實驗驗證極為順利。
“如果沒有太赫茲科學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心,這些在以前是無法想象的。”劉盛綱感慨地說。
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