華中大領(lǐng)銜組建光谷實(shí)驗(yàn)室 帶著光電朋友圈助光谷走向世界

韓宏偉教授觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果

□楚天都市報(bào)極目新聞?dòng)浾?李碗容 通訊員 冀嫻賢

開(kāi)欄的話

近日在湖北省科技創(chuàng)新大會(huì)上，首批7個(gè)湖北實(shí)驗(yàn)室集中揭牌，光谷科技創(chuàng)新大走廊啟動(dòng)建設(shè)，這標(biāo)志著湖北在科技強(qiáng)省新征程上邁出歷史性步伐。今日起，楚天都市報(bào)極目新聞啟動(dòng)湖北實(shí)驗(yàn)室專欄，探訪實(shí)驗(yàn)室并采訪實(shí)驗(yàn)室主任和科研人員，展現(xiàn)湖北省的硬核科研實(shí)力。

“光電科學(xué)領(lǐng)域我們的朋友圈很廣，華中大有信心通過(guò)光谷實(shí)驗(yàn)室助推‘武漢·中國(guó)光谷’邁向‘世界光谷’?！?月20日，參加湖北省加快科技強(qiáng)省建設(shè)新聞發(fā)布會(huì)后，華中科技大學(xué)黨委書記、湖北光谷實(shí)驗(yàn)室主任邵新宇自信地表示。據(jù)邵新宇介紹，光谷實(shí)驗(yàn)室聚焦光電器件與集成、激光技術(shù)與裝備、生物醫(yī)學(xué)影像裝備和光電轉(zhuǎn)換與材料等四個(gè)研究方向。昨日，極目新聞?dòng)浾咛皆L了相關(guān)實(shí)驗(yàn)室，揭秘它們的硬核實(shí)力。

實(shí)驗(yàn)室印刷機(jī)“打印”太陽(yáng)能電池

在印刷介觀太陽(yáng)能電池及光電器件實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，極目新聞?dòng)浾咭?jiàn)到，一塊長(zhǎng)2.5厘米寬2厘米的透明導(dǎo)電玻璃上，物體內(nèi)分布著一小塊黑色物質(zhì)。這是光電轉(zhuǎn)換與材料領(lǐng)域的主要研究?jī)?nèi)容——高效鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的試驗(yàn)器件。

“這是實(shí)驗(yàn)室尺寸的器件，它的襯底是導(dǎo)電玻璃，我們通過(guò)印刷的工藝在導(dǎo)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(xué)武漢光電國(guó)家研究中心韓宏偉教授介紹，這小小器件結(jié)構(gòu)該團(tuán)隊(duì)申請(qǐng)了原始專利，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

“我們是做下一代太陽(yáng)能電池的攻關(guān)，希望用更簡(jiǎn)單的方法制備出更低成本的太陽(yáng)能電池，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)超廉價(jià)太陽(yáng)能光伏發(fā)電，目的在于降低太陽(yáng)能電池光變電的發(fā)電成本，進(jìn)而降低用電成本，這將有助于推廣清潔能源，實(shí)現(xiàn)我國(guó)2060年碳中和的目標(biāo)?！表n宏偉介紹。

器件做出來(lái)，光電轉(zhuǎn)化效率效率是一個(gè)核心數(shù)據(jù)。極目新聞?dòng)浾咴趯?shí)驗(yàn)室看到了太陽(yáng)光模擬器。“這其實(shí)相當(dāng)于一個(gè)燈泡，只不過(guò)是發(fā)跟太陽(yáng)光光譜一致的光，我們將器件放置在這里可以直接測(cè)量出器件的光電轉(zhuǎn)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(duì)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池穩(wěn)定性有很大的擔(dān)憂?！表n宏偉介紹說(shuō)。2014年韓宏偉教授團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上首次報(bào)道了光照穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，相關(guān)研究成果發(fā)表在國(guó)際頂級(jí)刊物《科學(xué)》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(lái)已持續(xù)發(fā)了1900多度電。

對(duì)于光谷實(shí)驗(yàn)室成立，韓宏偉感到十分欣喜，“光谷實(shí)驗(yàn)室旗幟鮮明提出發(fā)展高效鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，這對(duì)我們方向來(lái)說(shuō)是極大地鼓舞，加速我們的研究。”

“國(guó)家隊(duì)”繼續(xù)領(lǐng)跑光電領(lǐng)域研究

極目新聞?dòng)浾吡私獾?，湖北光谷?shí)驗(yàn)室除了光電轉(zhuǎn)換與材料研究方向，還有三個(gè)方向，分別是光電器件與集成、激光技術(shù)與裝備和生物醫(yī)學(xué)影像裝備。

光谷實(shí)驗(yàn)室主任邵新宇告訴記者，光谷實(shí)驗(yàn)室匯聚了國(guó)內(nèi)一流的單位，一流的人才團(tuán)隊(duì)，每個(gè)研究方向都有院士領(lǐng)銜?！岸鄠€(gè)層次都會(huì)來(lái)發(fā)揮各自的作用，最終我們形成一個(gè)聯(lián)盟化發(fā)展。我們會(huì)打造一個(gè)圍繞光電信息領(lǐng)域，一個(gè)很好的核心圈，生態(tài)圈和朋友圈聯(lián)盟?！鄙坌掠钫f(shuō)。

據(jù)了解，在光電器件與集成、激光技術(shù)與裝備、生物醫(yī)學(xué)影像裝備三個(gè)研究方向，華中科技大學(xué)一直走在前列。華中大自2003年起開(kāi)始籌建武漢光電國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，2017年科技部批準(zhǔn)組建武漢光電國(guó)家研究中心，是目前全國(guó)僅有的6個(gè)國(guó)家研究中心之一。

“武漢光電國(guó)家研究中心與‘武漢·中國(guó)光谷’的發(fā)展共生共榮，已具備雄厚的條件與基礎(chǔ)?！鄙坌掠罱榻B，中心研究平臺(tái)和實(shí)驗(yàn)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(lǐng)域的科研創(chuàng)新高地，人才團(tuán)隊(duì)高地和成果高地。截至2020年10月，武漢光電國(guó)家研究中心主持和承擔(dān)各類項(xiàng)目課題3000余項(xiàng)，擁有發(fā)明專利1846項(xiàng)、實(shí)用新型專利302項(xiàng)，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(guó)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)重大戰(zhàn)略需求，建設(shè)海陸空天一體化光網(wǎng)絡(luò)，聚焦其基礎(chǔ)核心即多維光子信息傳輸和處理的理論、技術(shù)、器件的重要突破。

“信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展中很多核心器件芯片的設(shè)計(jì)制造和工藝需要我們?nèi)スリP(guān)，這是我們湖北實(shí)驗(yàn)將來(lái)的使命之一?！鄙坌掠罱榻B，現(xiàn)在國(guó)家在大力研究5G，下一代通信6G的芯片將是通過(guò)光電器件領(lǐng)域開(kāi)展研究，那就是影響千家萬(wàn)戶的事。同時(shí)這是個(gè)大產(chǎn)業(yè)，將影響每個(gè)人。

極目新聞?dòng)浾咴谖錆h光電國(guó)家研究中心超強(qiáng)超快激光光源及制造平臺(tái)看到，兩間實(shí)驗(yàn)室的大部分空間都被數(shù)臺(tái)儀器占據(jù)，該校自主采購(gòu)元器件自己研發(fā)設(shè)計(jì)組裝的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，“阿秒相機(jī)”就在此誕生。

光谷實(shí)驗(yàn)室的第二個(gè)研究方向是聚焦激光技術(shù)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(lái)。”光谷實(shí)驗(yàn)室常務(wù)副主任周軍介紹，基于前期的基礎(chǔ)，光谷實(shí)驗(yàn)室將主要聚焦激光器致力于超強(qiáng)超快激光器與微納制造。

踢好全數(shù)字PET臨門一腳

如果說(shuō)激光產(chǎn)業(yè)離老百姓較遠(yuǎn)，光谷實(shí)驗(yàn)室的生物醫(yī)學(xué)影像裝備研究方向，會(huì)讓更多人很快能感受到技術(shù)變革帶來(lái)的實(shí)惠。

“大健康是未來(lái)非常重要的一個(gè)產(chǎn)業(yè)，湖北有這方面的優(yōu)勢(shì)。華中科技大學(xué)本來(lái)就是工醫(yī)見(jiàn)長(zhǎng)，依托我們的大工程大材料，強(qiáng)勢(shì)學(xué)科整合起來(lái)，可以很好的服務(wù)大健康?！鄙坌掠罱榻B。

光谷實(shí)驗(yàn)室將致力于生物醫(yī)學(xué)影像裝備研究工作。“國(guó)內(nèi)高端醫(yī)療影像裝備主要依賴于進(jìn)口”周軍介紹，實(shí)驗(yàn)室成功研制的全數(shù)字PET、超靈敏核磁共振、共聚焦內(nèi)窺鏡等高端醫(yī)療影像裝備有望打破國(guó)外企業(yè)的壟斷。高端生命科學(xué)儀器也存在類似的問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)室發(fā)明的顯微光學(xué)切片斷層成像儀是當(dāng)前腦科學(xué)研究亟需的最前沿技術(shù)之一，在國(guó)際上實(shí)現(xiàn)了引領(lǐng)。

PET是一種生化靈敏度極高的核醫(yī)學(xué)分子影像技術(shù)，它能更早地發(fā)現(xiàn)惡性腫瘤、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、心血管系統(tǒng)疾病等?！叭珨?shù)字PET”概念則是謝慶國(guó)教授團(tuán)隊(duì)于2004年提出的，歷經(jīng)10余年發(fā)展已形成完整技術(shù)體系。在此基礎(chǔ)上研發(fā)的臨床全數(shù)字PET/CT裝備，使用了具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全數(shù)字PET技術(shù)，以“全數(shù)字”和“精確采樣”為本質(zhì)特點(diǎn)，從源頭上顛覆了傳統(tǒng)PET的技術(shù)路線，可精準(zhǔn)檢測(cè)到最小尺寸病灶，大幅提前癌癥發(fā)現(xiàn)時(shí)間。2019年5月，臨床全數(shù)字PET/CT獲批中國(guó)醫(yī)療器械注冊(cè)證，標(biāo)志著自主原創(chuàng)的全數(shù)字PET正式進(jìn)入市場(chǎng)。

“全數(shù)字PET靈敏度數(shù)字化性能等各方面均有很強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，這個(gè)項(xiàng)目到了最后一公里，臨門一腳。”邵新宇說(shuō) ，光谷實(shí)驗(yàn)室將“踢好這臨門一腳”。

邵新宇總結(jié)，光谷實(shí)驗(yàn)室的主打方向，一是國(guó)家需求，二是湖北戰(zhàn)略，也包括光谷轉(zhuǎn)型升級(jí)的需求?！皣?guó)家現(xiàn)在急需什么，什么地方被卡脖子，湖北下一代產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略在哪里，就是我們的方向?！鄙坌掠钫f(shuō)。

實(shí)驗(yàn)室名片

實(shí)驗(yàn)室名：光谷實(shí)驗(yàn)室

牽頭單位：華中科技大學(xué)

共建單位：中科院精密測(cè)量科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院、中船重工集團(tuán)717研究所、中國(guó)信息通信科技集團(tuán)有限公司、長(zhǎng)飛光纖光纜股份有限公司、華工科技產(chǎn)業(yè)股份有限公司、武漢銳科光纖激光技術(shù)股份有限公司、武漢華星光電半導(dǎo)體顯示技術(shù)有限公司、武漢中科醫(yī)療科技工業(yè)技術(shù)研究院有限公司等科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)。

研究任務(wù)：圍繞信息光電子、能量光電子、生命光電子三大領(lǐng)域，聚焦四大研究任務(wù)，開(kāi)展從“0”到“1”原創(chuàng)性基礎(chǔ)科學(xué)研究，突破關(guān)鍵核心技術(shù)瓶頸，推動(dòng)湖北省“光芯屏端網(wǎng)”和大健康萬(wàn)億級(jí)產(chǎn)業(yè)集群，為“武漢·中國(guó)光谷”邁向世界光谷提供戰(zhàn)略支撐。