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金沙国际官方网址制作从原创到利用“全链条”发展之路

“在非线性光学晶体领域,世界看中国,中国看科学院,我们实验室是科学院该领域最具代表性的实验室。”中国科学院光电材料化学与物理重点实验室主任叶宁自信地说。

非线性光学材料是重要的无机光电信息功能材料之一,是激光技术和现代军事技术中不可或缺的关键材料。中国科学院福建物质结构研究所在非线性光学晶体的学术研究和产业化方面,一直处于世界领先水平。早在上世纪80年代,福建物构所发现了BBO和LBO两个重要的非线性光学晶体,广泛运用于可见光和紫外光波段的激光输出,被国际上誉为“中国牌”晶体。但继1978年非线性光学材料的阴离子基团理论建立以来,非线性光学材料的理论研究长达40多年无实质性突破,导致了新型实用晶体的研发滞后。当前,基于功能基元及材料基因组学概念的理论研究是探索材料构效关系的新范式。然而,如何从一般性的原理出发,基于材料基本组成和结构来寻找非线性光学现象的起源并没有成熟的方案。

他的自信并非毫无由来。在全球主流的四大非线性光学晶体材料中,光电材料化学与物理重点实验室所发明的BBO和LBO占据“半壁江山”,被公认为“中国牌”晶体。

基于中科院战略性先导科技专项、科技部“973”计划、科技部国家重点研发计划重点专项、国家自然科学基金等的资助,在中科院院士洪茂椿领导下,福建物构所结构化学国家重点实验室邓水全课题组提出了具有普遍适用性的部分响应理论方法,建立了原子尺度的非线性光学原子响应理论。作为一个示例,利用第一性原理计算及理论模型分析,研究了深紫外非线性光学晶体LiCs2PO4,发现其倍频效应的主要来源是金属中心离子基团CsO6以及LiO4,而不是传统认为的非金属中心基团PO4。研究表明占据态的O-2p与Cs-5p轨道以及非占据态的Cs-5d以及Li-2p轨道均对倍频效应有着重要贡献。非线性光学原子响应理论是阴离子基团理论建立以来该领域的重大突破。该理论揭示了轨道的可极化特征及长期被忽略的非占据态轨道对倍频效应的重要作用,从全新的角度诠释了非线性光学倍频效应,对理解非线性光学材料的微观机理以及功能导向的材料设计具有重要科学意义。该研究成果发表在《德国应用化学》上(Angew.
Chem. Int. Ed.
金沙国际官方网址, 2018, 57, 3933),并被该杂志选为VIP文章。

筹建于2007年的光电材料化学与物理重点实验室如今已走过了十年的历程,虽然年轻,但在光电功能材料的基础研究与制备应用上,走出了一条引领全球之路。

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“还未挂牌,就是第一”

福建物构所非线性光学原子响应理论研究取得进展

中国科学院光电材料化学与物理重点实验室依托中国科学院福建物质结构研究所,原来只是该所的材料化学与物理研究室。

2007年,中国科学院组织材料领域的实验室评估,而当时光电材料化学与物理重点实验室处于拟筹建阶段,尚未挂上“重点实验室”的牌子。“筹备期也可以参与评估,通过了就可以挂牌。”叶宁告诉《中国科学报》记者,“这也意味着我们是在跟该领域的‘老牌’实验室同台竞争。”

最终,经过对实验室定位与研究方向、主要研究成果、实验室运行管理和对外开放程度等多个方面的评估,材料化学与物理室拿下了“第一名”,也顺利升级为中国科学院光电材料化学与物理重点实验室。

光电功能材料是发展信息、能源、先进制造等战略性新兴产业的物质基础,也是改变人类生活方式的重要物质。叶宁介绍道,“人类下一代的能源是激光约束核聚变,而光电材料在激光约束核聚变装置中起到关键作用。”因此,自成立之初,该实验室就将自己定位于做“光电材料源头创新、关键核心技术突破、成果转移转化的全链条研究”。

开展材料化学与材料物理交叉学科的原创研究,是实现创新和突破的关键。叶宁主导的课题“平面三角构型紫外非线性光学晶体的结构设计与生长”就是学科交叉的成果。该研究拓展了紫外非线性光学晶体材料研究的新体系,为设计大非线性光学系数紫外晶体提供了一个崭新的思路。该研究成果也获得了2016年福建省自然科学奖一等奖。

“高起点、严要求”,叶宁说,十年来,光电材料化学与物理重点实验室一直以“国家重点实验室”的管理模式要求自己,未来要将自己打造成“国内外光电材料的研究中心”。

打通青年人才成长通道

叶宁似乎并不担心人才不来。在他看来,吸引人才的无外乎两方面:一是实验室本身的科研水平高和影响力大;二是年轻人有广阔的发展前景。“这两方面我们都具备,对于真正想做科研、想干一番事业的年轻人来说,我们实验室是很好的选择。”叶宁说。

光电材料化学与物理重点实验室在凝聚人才方面有自己独特的一套思路。针对优秀青年科研人员,该重点实验室开辟了所级培养计划“春苗人才专项”和“团队百人计划”去衔接科学院级“青年创新促进会”、国家自然科学基金委的“优秀青年基金”和“杰出青年基金”,构成四级人才培养通道,使40岁以下青年人才得到快速成长。

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