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武汉光电国家研究中心:追光驭电攀高峰

发表于 2019-11-08 09:32:10 | 阅读量 4709

资料来源:《经济日报》

武汉光电子国家研究中心作为中国首批设立的六个国家研究中心之一,开展了以集成光子学、光子辐射与探测、光电信息存储、激光科技为核心的基础、前瞻性、跨学科创新研究,取得了一批世界领先的技术成果,并已成功转化应用于工业和市场。

华中科技大学被誉为中国光谷的“斯坦福”。2003年,为应对全球光电技术和产业的快速发展,华中科技大学与中国科学院武汉物理数学研究所、武汉邮政科学研究所和中国船舶工业717研究所共同成立武汉光电国家实验室(待建),并于2017年获准成立武汉光电国家研究中心。

武汉光电子国家研究中心专注于信息光电子、能量光电子和生活光电子三大领域。它围绕八个方向进行基础、前瞻性和跨学科的创新研究,包括集成光子学、光子辐射和探测、光电信息存储、激光科学和技术、能量光子学、生物医学光子学、多模态分子成像以及生命分子网络和光谱学。它取得了一些世界领先的技术成果,并成功地将其转化为工业和市场应用。它已成为国家科技创新体系的重要组成部分。

电子照相分子的“照相机”。

《经济日报》记者在武汉光电国家研究中心超快光学实验室看到,这两个实验室的大部分空间被几个仪器占据。“不要低估这两个小实验室。它们都是我们自己购买、开发、设计和组装的实验设备。“朝日照相机”诞生在这里该实验室目前的“领导者”和80后博士生导师兰鹏飞说,他们用激光做了几件事:他们制造了“阿秒相机”,其速度足以捕捉电子运动(1阿秒等于10到负18次方秒,这是目前人类实验中实现的最快时间尺度);用激光控制空气中分子的运动。

“‘阿秒照相机可以对氧分子进行ct扫描,并拍摄电子照片。“兰鹏飞说分子和电子移动非常快。电子可以在一瞬间绕原子核旋转超过6500万亿次。他们找到了一种利用激光实现超快速成像的方法,可以拍摄分子甚至更高速的电子。”为了用激光捕捉分子电子的运动,我们必须有更快的速度,这样物体才能相对静止。兰鹏飞在解释最快相机的原理时说,“这就像拍电影一样。电子是演员,我们是导演,激光是最快的“相机”。"

“现在我们不仅给电子拍照,还试图用激光控制电子的运动。”兰鹏飞说,目前集成电路都是电子传输,速度已经达到极限。如果用激光来控制信息的电子传输,速度可以快6个数量级,达到当前速度的100万倍。将来应用于芯片技术时,芯片将达到惊人的速度。

超高速光学实验室由80后和90后组成,但它已经处于光学领域的国际前沿。正是在这个实验室里,兰鹏飞首次提出了一种新的双色单阿秒脉冲量子控制机制。利用这种机制,产生了2.6千兆瓦的阿秒激光,单个脉冲的能量仍然是世界上第一个。

精确的“癌症预警机”

6月4日,pet设备的开发取得突破,被称为ct和核磁共振医学成像的“三大块”。国家药品监督管理局公布了《关于印发准生产批准文件的通知》:“正电子发射和x光计算机断层扫描系统”已通过审批。这标志着武汉光电国家研究中心研究员、华中科技大学谢庆国教授经过19年的艰苦努力和一系列自主创新的技术,全数字宠物进入市场。

“与普通pet-ct的区别就像数码相机和胶片相机一样。这是技术上的一次质的飞跃,预计将带来pet应用场景的全面创新。”中国科学院倪家端院士表示,所有数字宠物都是中国自主研发的,从关键材料、核心组件到整个系统,这是自主创新的代表性成果。

Pet是正电子发射断层成像的简称,是一种具有极高生化灵敏度的核医学分子成像技术。具有自主知识产权的数字pet技术,具有“全数字化”和“精确采样”的特点,能够比传统设备更早、更准确地发现包括肿瘤在内的各种病变。被称为“癌症预警机”,在癌症、老年痴呆症、帕金森综合征等疑难复杂疾病的早期检测中具有广阔的应用前景。由于涉及核物理、电子、材料、精密制造、生物医学等多门学科,技术门槛高,关键技术和设备市场被少数跨国企业垄断。

数字宠物是一个全新的事物,涵盖了从原理、系统到应用的整个创新链。临床全数字化pet产业化负责人张博表示,可以发现直径2mm、芝麻大小的病变,检测准确率比普通pet-ct高20倍,准确率高达90%以上。病人只需要5到10分钟就可以接受全面检查。该设备的诞生是中国高端医疗器械自主研发的突破。

最近,中山大学第一附属医院安装了第一只全数字大脑宠物。目前,该设备已完成多项脑部成像测试,并将在阿尔茨海默病和帕金森病等严重脑部疾病中发挥重要作用。

“国家队”参与全球竞争

记者在武汉光电国家研究中心看到,谢长生教授团队开发的大数据光盘库看起来像一个电话亭,可以容纳1220张光盘。每个光盘的存储容量达到128g,总容量超过1.5p(1p是1000乘以1t)。批量生产后,成本仅为硬盘的50%,存储期至少为30年。这标志着中国信息存储技术的重大突破,有望打破中国档案存储技术长期被外国垄断的局面。

武汉光电国家研究中心位于光电创新的前沿,在世界竞争中代表国家。420多名一流的光电人才聚集在这里开发尖端技术。

通过一套被称为most的高科技设备,可以一目了然地看到老鼠大脑中的神经和血管结构以及疾病的存在与否。武汉光电国家研究中心的罗庆明教授带领团队获得了世界上第一张高分辨率的小鼠全脑三维连通图。

用丝网印刷技术在一块普通导电玻璃上刷上三层二氧化钛、二氧化锆和黑碳电极,然后填充一些钙钛矿材料在家发电。韩宏伟教授的团队开发的“印刷太阳能”能够将太阳的光能立即转换成电能,比传统的太阳能转换方法更高效、更便宜。

阎大鹏教授的团队开发了中国第一台10,000瓦连续光纤激光器。通过绣花针粗细的光纤,释放的激光能量可以焊接飞机和船只。结果,中国成为世界上继美国之后第二个掌握这项技术的国家。

依托武汉光电国家研究中心,武汉光电工业技术研究所、华中科技大学鄂州工业技术研究所、华中科技大学(苏州)大脑空间信息研究所先后建立了三大成果转化平台,一项实验室成果已经进入市场。

迄今为止,武汉光电国家研究中心已主持并承担了3000多个项目,其中发明专利1438项,实用新型专利243项。它孵化了100多家高科技企业。(经济日报中国经济网记者郑乔明、刘杰王笑笑)

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