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)和介觀物理國家重點實驗室（以下簡稱“實驗室”）于1990年經(jīng)原國家計劃委員會撥款開始建設(shè)，1992年通過原國家教育委員會組織驗收并正式對外開放。它是科技部資助的國家重點實驗室之一，旨在成為全球介觀物理學和微觀物理學領(lǐng)域的領(lǐng)先實驗室。

成立30余年來，實驗室的建設(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驗室首任主任的建設(shè)初期，實驗室得到了楊振寧、錢學森、黃昆和謝希德等前輩的幫助。近年來，實驗室圍繞國家戰(zhàn)略需求和科技遠景規(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、信息科學領(lǐng)軍人才。

完善研究布局，夯實人才基礎(chǔ)

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

實驗室以《國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》為指導，建設(shè)有明顯介觀物理研究特色，光學、原子與分子物理、凝聚態(tài)物理等多學科緊密結(jié)合的研究基地。

實驗室結(jié)合介觀物理研究前沿科學問題和所承擔的國家重大計劃和任務(wù)，形成了3個重大研究方向，分別為介觀光學與飛秒光物理方向（含納米光子學與超快光譜、飛秒強場光物理與相干控制及介觀光學結(jié)構(gòu)、材料和納米/微光學器件研究等）、介觀體系凝聚態(tài)物理與器件方向（含納米半導體與光電子物理學、低維納米結(jié)構(gòu)與物理、寬禁帶半導體研究等）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、應(yīng)用超導、光子量子芯片研究等）。實驗室聚焦科學前沿和國家重大戰(zhàn)略需求，力爭做到既對國家的經(jīng)濟建設(shè)和國防建設(shè)作出貢獻，又要在基礎(chǔ)科學發(fā)展上作出貢獻，建設(shè)成為國家重要科技力量。

目前，實驗室有固定成員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；擁有中國科學院院士5人，發(fā)展中國家科學院院士1人，長江特聘教授11人，國家杰出青年科學基金獲得者23人，萬人計劃人才8人，教育部新世紀/跨世紀人才14人，青年長江學者4人，國家優(yōu)秀青年科學基金獲得者16人。近年來，實驗室團隊建設(shè)取得突出進展，2006年入選一個教育部創(chuàng)新研究團隊，2005年、2007年、2016年分別入選3個國家基金委創(chuàng)新研究群體，2014年入選一個科技部重點領(lǐng)域創(chuàng)新團隊。

實驗室已建成老中青有機結(jié)合的研究隊伍，形成了中國科學院院士等老一輩科學家仍在一線指導和發(fā)揮重要作用，杰出青年基金和教育部跨（新）世紀人才等中青年學者已成為研究的中堅力量，青年副教授已迅速成長的良好局面。研究隊伍團隊協(xié)作和集體攻關(guān)能力不斷加強。

經(jīng)過30余年的發(fā)展，實驗室奠定了較為完善的研究布局和雄厚的人才基礎(chǔ)。在新的國內(nèi)外形勢下，實驗室將進一步凝練研究方向，增強原始創(chuàng)新力，迎接新的挑戰(zhàn)和機遇。

需求為舵創(chuàng)新為帆，

駛向研究深海

實驗室基礎(chǔ)研究底蘊深厚、學科交叉融合優(yōu)勢突出，長期以國家戰(zhàn)略需求為導向，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，在一些關(guān)鍵核心技術(shù)實現(xiàn)突破，已成為國內(nèi)外重要的介觀物理研究基地。

多年來，實驗室主持承擔了200多項國家級科研項目，包括牽頭多項國家重點研發(fā)計劃和重大科學研究計劃，以及國家重大科研儀器設(shè)備研制專項等。實驗室獲得6項國家自然科學獎二等獎、1項國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎，以及何梁何利科學與進步獎、高等學校科學研究優(yōu)秀成果獎一等獎、青年科學獎、中國青年科技獎等多項獎勵，成果入選中國高等學校十大科技進展、中國光學十大進展、中國半導體十大研究進展、2018全球30項光學重大進展等，多位成員成為國際光學工程學會、美國光學學會、英國物理學會、中國光學學會會士。

每年，實驗室的成員在國際期刊上發(fā)表約200篇論文，包括《科學》（Science）、《自然·納米技術(shù)》（Nature nanotechnology）、《自然·物理學》（Nature Physics）、《自然·光子學》（Nature Photonics）、《物理評論快報》（Phys. Rev. Lett.）、《先進材料》（Advanced Materials）、《納米通訊》（Nano Letters）等。

近年來，實驗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）半導體激光器的研制，均達到國際先進水平。

在氮化鎵（GaN）基的藍光發(fā)光二極管（LED）研發(fā)方面，實驗室利用新型氣相外延生長技術(shù)（MOCVD）技術(shù)在氮化物研究及高科技產(chǎn)品開發(fā)方面取得了顯著成就。在有機及聚合物分子光學非線性研究領(lǐng)域，實驗室對C60和C70等分子的非線性光學性質(zhì)進行了開創(chuàng)性研究，推動了新型光功能材料研究等。

實驗室還研發(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題，實現(xiàn)原子級觀察。在螺旋波失穩(wěn)及缺陷混沌產(chǎn)生實驗研究上，實驗室發(fā)現(xiàn)了多種失穩(wěn)機制，研究成果獲得國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，實驗室開發(fā)了性能優(yōu)良的材料，對激光防護和光通信等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。飛秒光聲光譜實驗則用于精確測厚，克服了傳統(tǒng)方法的局限，且測量精度極高。

在納米材料制備方面，實驗室成功制備大面積、高度取向的納米碳管薄膜，為場發(fā)射圖像顯示技術(shù)提供優(yōu)良基礎(chǔ)。電子束誘導沉積納米碳的研究則推動了光子晶體的創(chuàng)新制備技術(shù)，無需光刻膠和掩膜，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，實驗室研究團隊設(shè)計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，并有望為突破藍光有機發(fā)光二極管（OLED）的高效率和長壽命之間的困境提供一種新的分子設(shè)計范式，相關(guān)成果發(fā)表于《先進材料》（Advanced Materials）。

實驗室研究團隊還成功實現(xiàn)了莫爾相干納米激光陣列，突破了納米激光僅能實現(xiàn)單個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”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，并獲得同期專題評述，認為相關(guān)工作“為探索更小、更智能、更強大的激光光源開辟了道路”。

2024年4月21日，《中國激光》雜志社發(fā)布“2023中國光學十大進展”。人工微結(jié)構(gòu)和介觀物理國家重點實驗室應(yīng)用研究成果“介觀尺度單顆粒的聲學指紋振動譜測量”“具有糾纏修復能力的多芯片高維量子網(wǎng)絡(luò)”榜上有名。

以國家需求為舵，以創(chuàng)新為帆，駛向核心技術(shù)的深海，實驗室在介觀物理領(lǐng)域的深入探索捷報頻傳。未來，實驗室將繼續(xù)以國家戰(zhàn)略需求為導向，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，為人類文明的進步貢獻智慧和力量。