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国家基金委基础科学中心项目“太赫兹科学技术前沿”获批
发布时间:2019-12-24 18:57:52 阅读:669

来源:空天信息(中科院空天信息创新研究院官微)

    太赫兹

    太赫兹波(Terahertz,THz)是频率在0.1THz-10THz (1THz=1012Hz)范围内的电磁波,处于电子学向光子学的过渡区域,具有不同于微波和光波的独特特性,是电磁波谱中唯一尚待开发、亟待全面探索的具有重大科学意义和应用前景的新频段。

太赫兹:电磁频谱的“空隙”

    太赫兹波具有载波频率高、通讯容量大、穿透性好、光子能量低、不会产生生物电离等特性,同时许多大分子有机物的振动和转动能级与太赫兹频段的光子能量相近。基于这些特性,太赫兹技术有望在远距离成像探测、遥感、大分子生物医学检测、超高速无线通讯等领域取得革命性的突破,目前已成为世界发达国家争先抢占发展的频谱资源和科学制高点。

太赫兹发展的瓶颈

    太赫兹从兴起至今不过20余年,是一个年轻但具有重大科学研究价值的前沿领域。尽管国内外在太赫兹科学及其交叉应用领域已取得一系列原创性的研究成果,一些应用系统也逐步从演示验证向商业化迈进,但当前太赫兹学科及其应用技术领域的发展依旧严重受制于高功率信号产生和高灵敏信号检测技术。导致这一现象的原因是:当前太赫兹信号的产生和检测主要采用传统电子学或光子学方法,存在严重的诸如尺度效应、载流子迁移率低以及能级差不匹配等瓶颈,亟需发展新原理和新方法突破制约太赫兹科学技术发展的一系列瓶颈问题。

    近日,国家自然科学基金委公布了本年度13项基础科学中心资助项目名单。由中科院空天信息创新研究院(以下简称“空天院”)牵头,中科院院士、院长吴一戎作为首席科学家的“太赫兹科学技术前沿”项目获得批准资助,资助直接经费总额为8000万元。

    “太赫兹科学技术前沿”项目的立项,对国内乃至国际太赫兹科学技术领域的发展均具有重要意义,对于空天院在太赫兹科学技术学科方向的发展具有历史性意义。该基础科学中心立足于发展太赫兹核心功能器件所面临的基础科学问题,围绕太赫兹波与新型材料及新型结构相互作用的量子电磁效应、高功率辐射源及高灵敏度探测器技术等方面开展研究。

    该项目拟解决的前沿核心科学问题包括但不限于:一是如何将宏观电磁学理论与量子力学相结合,建立太赫兹频段“光子-电子-准粒子”多物理场相互作用的理论框架与数值方法体系,有效地研究太赫兹量子电磁效应;二是如何通过实现对太赫兹频段准粒子元激发的有效操控,为高功率太赫兹信号产生和高灵敏度探测建立全新的理论方法与技术途径;三是如何通过对量子电磁效应开放式慢波结构等新型电磁结构的合理设计,建立新型太赫兹器件设计与制造技术。

    该项目将紧紧围绕上述核心科学问题,通过团队紧密合作与协同攻关,建立太赫兹量子电磁学理论框架,发展新型核心器件,开展太赫兹成像新方法和新技术的演示验证,构建完整的从基础研究、核心器件技术到应用系统的创新链条,形成引领太赫兹科学技术发展的基础科学中心。

    在吴一戎带领下,空天院联合电子科技大学和上海理工大学,面向信息科学领域世界前沿和国家战略需求,在深入论证基础上,提出了开展太赫兹基础科学前沿研究项目建议,依次通过国家自然科学基金委组织的通讯评议、立项会议评审、现场考察评审、资助计划评审等多个环节的严格考核,于2019年11月通过了最后环节的评审,成功获得了国家自然科学基金委的立项资助。

考察评审会现场,吴一戎院士回答专家问题

方广有研究员向考察组介绍已有的科研条件与成果

    基础科学中心项目于2016年由国家自然科学基金委发起开展实施,其宗旨和定位是:集中和整合国内优势科研资源,瞄准国际科学前沿,超前部署,充分发挥科学基金制度的优势和特色,依靠高水平学术带头人,吸引和凝聚优秀科技人才,着力推动学科深度交叉融合,相对长期稳定地支持科研人员潜心研究和探索,致力科学前沿突破,产出一批国际领先水平的原创成果,抢占国际科学发展的制高点,形成若干具有重要国际影响的学术高地。

 
 

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