華中大領銜組建光谷實驗室 帶著光電朋友圈助光谷走向世界

韓宏偉教授觀察實驗結果

□楚天都市報極目新聞記者 李碗容 通訊員 冀嫻賢

開欄的話

近日在湖北省科技創(chuàng)新大會上，首批7個湖北實驗室集中揭牌，光谷科技創(chuàng)新大走廊啟動建設，這標志著湖北在科技強省新征程上邁出歷史性步伐。今日起，楚天都市報極目新聞啟動湖北實驗室專欄，探訪實驗室并采訪實驗室主任和科研人員，展現(xiàn)湖北省的硬核科研實力。

“光電科學領域我們的朋友圈很廣，華中大有信心通過光谷實驗室助推‘武漢·中國光谷’邁向‘世界光谷’。”2月20日，參加湖北省加快科技強省建設新聞發(fā)布會后，華中科技大學黨委書記、湖北光谷實驗室主任邵新宇自信地表示。據邵新宇介紹，光谷實驗室聚焦光電器件與集成、激光技術與裝備、生物醫(yī)學影像裝備和光電轉換與材料等四個研究方向。昨日，極目新聞記者探訪了相關實驗室，揭秘它們的硬核實力。

實驗室印刷機“打印”太陽能電池

在印刷介觀太陽能電池及光電器件實驗室內，極目新聞記者見到，一塊長2.5厘米寬2厘米的透明導電玻璃上，物體內分布著一小塊黑色物質。這是光電轉換與材料領域的主要研究內容——高效鈣鈦礦太陽能電池的試驗器件。

“這是實驗室尺寸的器件，它的襯底是導電玻璃，我們通過印刷的工藝在導電玻璃上逐層印刷二氧化鈦、二氧化鋯和碳電極三層多孔膜，之后再將鈣鈦礦材料填充至孔中?！比A中科技大學武漢光電國家研究中心韓宏偉教授介紹，這小小器件結構該團隊申請了原始專利，擁有自主知識產權。

“我們是做下一代太陽能電池的攻關，希望用更簡單的方法制備出更低成本的太陽能電池，進而實現(xiàn)超廉價太陽能光伏發(fā)電，目的在于降低太陽能電池光變電的發(fā)電成本，進而降低用電成本，這將有助于推廣清潔能源，實現(xiàn)我國2060年碳中和的目標。”韓宏偉介紹。

器件做出來，光電轉化效率效率是一個核心數據。極目新聞記者在實驗室看到了太陽光模擬器?！斑@其實相當于一個燈泡，只不過是發(fā)跟太陽光光譜一致的光，我們將器件放置在這里可以直接測量出器件的光電轉化效率?！表n宏偉解釋。

“最初使用的鈣鈦礦材料在光照下不穩(wěn)定，大家對鈣鈦礦太陽能電池穩(wěn)定性有很大的擔憂?！表n宏偉介紹說。2014年韓宏偉教授團隊在國際上首次報道了光照穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽能電池，相關研究成果發(fā)表在國際頂級刊物《科學》雜志上。目前已研制出3600平方厘米的器件，并在湖北省鄂州市建立了示范性電站，自2020年8月以來已持續(xù)發(fā)了1900多度電。

對于光谷實驗室成立，韓宏偉感到十分欣喜，“光谷實驗室旗幟鮮明提出發(fā)展高效鈣鈦礦太陽能電池，這對我們方向來說是極大地鼓舞，加速我們的研究。”

“國家隊”繼續(xù)領跑光電領域研究

極目新聞記者了解到，湖北光谷實驗室除了光電轉換與材料研究方向，還有三個方向，分別是光電器件與集成、激光技術與裝備和生物醫(yī)學影像裝備。

光谷實驗室主任邵新宇告訴記者，光谷實驗室匯聚了國內一流的單位，一流的人才團隊，每個研究方向都有院士領銜?！岸鄠€層次都會來發(fā)揮各自的作用，最終我們形成一個聯(lián)盟化發(fā)展。我們會打造一個圍繞光電信息領域，一個很好的核心圈，生態(tài)圈和朋友圈聯(lián)盟?！鄙坌掠钫f。

據了解，在光電器件與集成、激光技術與裝備、生物醫(yī)學影像裝備三個研究方向，華中科技大學一直走在前列。華中大自2003年起開始籌建武漢光電國家實驗室，2017年科技部批準組建武漢光電國家研究中心，是目前全國僅有的6個國家研究中心之一。

“武漢光電國家研究中心與‘武漢·中國光谷’的發(fā)展共生共榮，已具備雄厚的條件與基礎?！鄙坌掠罱榻B，中心研究平臺和實驗室的硬件水平位于世界前列，多年發(fā)展該中心已是光電領域的科研創(chuàng)新高地，人才團隊高地和成果高地。截至2020年10月，武漢光電國家研究中心主持和承擔各類項目課題3000余項，擁有發(fā)明專利1846項、實用新型專利302項，孵化高新企業(yè)100余家。

下一步，光電器件與集成研究方向面向我國網絡強國重大戰(zhàn)略需求，建設海陸空天一體化光網絡，聚焦其基礎核心即多維光子信息傳輸和處理的理論、技術、器件的重要突破。

“信息網絡的發(fā)展中很多核心器件芯片的設計制造和工藝需要我們去攻關，這是我們湖北實驗將來的使命之一。”邵新宇介紹，現(xiàn)在國家在大力研究5G，下一代通信6G的芯片將是通過光電器件領域開展研究，那就是影響千家萬戶的事。同時這是個大產業(yè)，將影響每個人。

極目新聞記者在武漢光電國家研究中心超強超快激光光源及制造平臺看到，兩間實驗室的大部分空間都被數臺儀器占據，該校自主采購元器件自己研發(fā)設計組裝的實驗設備，“阿秒相機”就在此誕生。

光谷實驗室的第二個研究方向是聚焦激光技術與裝備?！拔覀円黾す饧庸せ蛘咦黾す庋b備，首先就是需要把激光器做出來?！惫夤葘嶒炇页崭敝魅沃苘娊榻B，基于前期的基礎，光谷實驗室將主要聚焦激光器致力于超強超快激光器與微納制造。

踢好全數字PET臨門一腳

如果說激光產業(yè)離老百姓較遠，光谷實驗室的生物醫(yī)學影像裝備研究方向，會讓更多人很快能感受到技術變革帶來的實惠。

“大健康是未來非常重要的一個產業(yè)，湖北有這方面的優(yōu)勢。華中科技大學本來就是工醫(yī)見長，依托我們的大工程大材料，強勢學科整合起來，可以很好的服務大健康?！鄙坌掠罱榻B。

光谷實驗室將致力于生物醫(yī)學影像裝備研究工作。“國內高端醫(yī)療影像裝備主要依賴于進口”周軍介紹，實驗室成功研制的全數字PET、超靈敏核磁共振、共聚焦內窺鏡等高端醫(yī)療影像裝備有望打破國外企業(yè)的壟斷。高端生命科學儀器也存在類似的問題，實驗室發(fā)明的顯微光學切片斷層成像儀是當前腦科學研究亟需的最前沿技術之一，在國際上實現(xiàn)了引領。

PET是一種生化靈敏度極高的核醫(yī)學分子影像技術，它能更早地發(fā)現(xiàn)惡性腫瘤、神經系統(tǒng)疾病、心血管系統(tǒng)疾病等?！叭珨底諴ET”概念則是謝慶國教授團隊于2004年提出的，歷經10余年發(fā)展已形成完整技術體系。在此基礎上研發(fā)的臨床全數字PET/CT裝備，使用了具有完全自主知識產權的全數字PET技術，以“全數字”和“精確采樣”為本質特點，從源頭上顛覆了傳統(tǒng)PET的技術路線，可精準檢測到最小尺寸病灶，大幅提前癌癥發(fā)現(xiàn)時間。2019年5月，臨床全數字PET/CT獲批中國醫(yī)療器械注冊證，標志著自主原創(chuàng)的全數字PET正式進入市場。

“全數字PET靈敏度數字化性能等各方面均有很強的技術優(yōu)勢，這個項目到了最后一公里，臨門一腳?！鄙坌掠钫f ，光谷實驗室將“踢好這臨門一腳”。

邵新宇總結，光谷實驗室的主打方向，一是國家需求，二是湖北戰(zhàn)略，也包括光谷轉型升級的需求。“國家現(xiàn)在急需什么，什么地方被卡脖子，湖北下一代產業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略在哪里，就是我們的方向。”邵新宇說。

實驗室名片

實驗室名：光谷實驗室

牽頭單位：華中科技大學

共建單位：中科院精密測量科學與技術創(chuàng)新研究院、中船重工集團717研究所、中國信息通信科技集團有限公司、長飛光纖光纜股份有限公司、華工科技產業(yè)股份有限公司、武漢銳科光纖激光技術股份有限公司、武漢華星光電半導體顯示技術有限公司、武漢中科醫(yī)療科技工業(yè)技術研究院有限公司等科研機構和企業(yè)。

研究任務：圍繞信息光電子、能量光電子、生命光電子三大領域，聚焦四大研究任務，開展從“0”到“1”原創(chuàng)性基礎科學研究，突破關鍵核心技術瓶頸，推動湖北省“光芯屏端網”和大健康萬億級產業(yè)集群，為“武漢·中國光谷”邁向世界光谷提供戰(zhàn)略支撐。