未來科學(xué)大獎(jiǎng)于9月12日在北京公布2021年獲獎(jiǎng)名單。中國(guó)物理學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)，上海交通大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院物理研究所教授張杰院士因其通過調(diào)控激光與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生精確可控的超短脈沖快電子束，并將其應(yīng)用于實(shí)現(xiàn)超高時(shí)空分辨高能電子衍射成像和激光核聚變的快點(diǎn)火研究的貢獻(xiàn)獲得“物質(zhì)科學(xué)獎(jiǎng)”。

未來科學(xué)大獎(jiǎng)物質(zhì)科學(xué)獎(jiǎng)

中國(guó)科學(xué)院院士

中國(guó)物理學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)

上海交大、中科院物理所教授

未來科學(xué)大獎(jiǎng)是中國(guó)首個(gè)由民間公益組織頒發(fā)的世界級(jí)科學(xué)大獎(jiǎng),創(chuàng)立于2016年,下設(shè)生命科學(xué)獎(jiǎng)、物質(zhì)科學(xué)獎(jiǎng)、數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)獎(jiǎng)三個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)。獲獎(jiǎng)人于每年九月份公布。未來科學(xué)大獎(jiǎng)每個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)獎(jiǎng)金約650萬(wàn)元人民幣。

2021未來科學(xué)大獎(jiǎng)9月12日公布獲獎(jiǎng)名單。生命科學(xué)獎(jiǎng)授予香港大學(xué)的袁國(guó)勇、裴偉士。物質(zhì)科學(xué)獎(jiǎng)授予上海交通大學(xué)教授、中國(guó)科學(xué)院院士張杰。數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)獎(jiǎng)授予來自陽(yáng)明交通大學(xué)電子工程學(xué)系的施敏。今天我們來了解物質(zhì)科學(xué)獎(jiǎng)的得主——張杰院士。

自從 J. J. Thomson 發(fā)現(xiàn)陰極射線的一個(gè)多世紀(jì)以來，電子束在科學(xué)技術(shù)中的作用越來越突出。各種電子顯微鏡的發(fā)展讓人類可以直接觀察到物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，例如材料的晶體結(jié)構(gòu)以及質(zhì)子和中子中的夸克和膠子。高能電子束使微結(jié)構(gòu)的精確塑造和材料特性的創(chuàng)新變革成為可能。

張杰院士是開發(fā)利用太瓦到拍瓦激光束有效生成受控、高強(qiáng)度快電子束（~100 keV 到 10 MeV）方法的先驅(qū)。利用這一技術(shù)，張杰院士領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)在快電子束方面取得了一系列重大突破，包括高效產(chǎn)生非熱電子、用激光調(diào)節(jié)電子束能量、實(shí)現(xiàn)高定向電子發(fā)射，以及創(chuàng)時(shí)空分辨世界紀(jì)錄的電子束成像。

張杰團(tuán)隊(duì)研發(fā)的可精確控制的高強(qiáng)度快電子束為一系列其他重要的科學(xué)探索提供了可能。例如，他們開發(fā)了 MeV 超快電子衍射和成像設(shè)備，并展示了亞埃空間分辨率和創(chuàng)紀(jì)錄的 50 飛秒時(shí)間分辨率。他們使用超快激光場(chǎng)成功地改變了量子材料的維度，并觀察到了光誘導(dǎo)的新型相變。此外，他們的這一技術(shù)還幫助實(shí)現(xiàn)了更緊湊、更高效的高能粒子加速器。同時(shí)，他們還通過超快電子衍射實(shí)現(xiàn)了單分子成像。

張杰對(duì)快電子束的研究最初是為了研究慣性約束聚變 (ICF)。這個(gè)過程如果實(shí)現(xiàn)，可以為人類提供無(wú)限的能量供應(yīng)。高強(qiáng)度超短脈沖快電子束為 ICF 提供了快速點(diǎn)火的關(guān)鍵工具，張杰是對(duì)這一新物理過程最早探索者之一。快速點(diǎn)火方法將燃料點(diǎn)火與壓縮分開，使這兩個(gè)過程可以獨(dú)立優(yōu)化，同時(shí)避免不穩(wěn)定性。

在張杰院士看來，物理學(xué)家有責(zé)任去解決人類社會(huì)面臨的最具有挑戰(zhàn)的問題，也有興趣去嘗試探索那些自然界中最不可思議的奧秘！

（文章轉(zhuǎn)載自網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系刪除）