西安交通大学徐卓教授研究团队成果入选2020年度中国科学十大进展

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2月27日,科学技术部高技术研究发展中心(基础研究管理中心)发布了2020年度中国科学十大进展。其中,西安交通大学徐卓教授研究团队研发成果——具有超高压电性能的透明铁电单晶入选。

高压电性透明铁电单晶与传统铁电单晶的对比

弛豫铁电单晶[Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3, PMN-PT]具有优异的压电效应,已广泛应用于超声成像、声呐装备和微电子机械系统(MEMS)等领域。然而,自其发现20多年以来,压电性能就再没有新的突破,并且由于铁电畴壁的存在,导致其透光率低,无法满足当前压电器件多功能、高灵敏度的发展需求,急需新的理论和设计方法。西安交通大学徐卓教授研究团队揭示了弛豫铁电单晶高压电效应的起源,研发出了钐掺杂的PMN-PT单晶,其压电性能超过4000 pC/N,相比未掺杂单晶提高了一倍。

在此基础上,利用电畴结构调控,消除了单晶中对光起散射作用的铁电畴壁,首次在PMN-PT单晶中同时获得了高压电性和高透光性,突破了长期以来二者难以共存的国际难题。其压电系数比现有的透明压电单晶LiNbO3提高了100倍,电光系数最大可提高40倍,同时还具有更高的抗光损伤阈值和非线性光学效应。这种透明铁电单晶可大幅提升光声成像系统在乳腺癌、黑色素瘤和血液疾病诊断中的成像分辨率,也为研制高性能电光调制器、光学相控阵和量子光学器件提供了一种全新的关键材料。这种具有优异电光、声光和声-光-电耦合效应的单晶材料,有望进一步开辟更多新的应用领域。

“嫦娥五号首次实现月面自动采样返回”同时入选“中国科学十大进展”,电信学部人工智能学院郑南宁院士团队王飞教授负责采样部分关键技术——通过表取采样视觉信息处理系统引导机械臂进行自主采样并确保效率和精确度,还要将采样过程中的图像压缩传送回来,供地面工作人员进行精准研究和分析。

“中国科学十大进展”遴选活动由科学技术部高技术研究发展中心(基础研究管理中心)牵头举办,至今已成功举办16届,旨在宣传我国重大基础研究科学进展,激励广大科技工作者的科学热情和奉献精神,开展基础研究科学普及,促进公众理解、关心和支持基础研究,在全社会营造良好的科学氛围。

“中国科学十大进展”遴选程序分为推荐、初选和终选3个环节。2020年度,《中国基础科学》《科技导报》《中国科学院院刊》《中国科学基金》和《科学通报》等5家编辑部共推荐了286项科学研究进展,所推荐的科学进展皆是在2019年12月1日至2020年11月30日期间正式发表或完成的研究成果。

2020年12月,科学技术部高技术研究发展中心(基础研究管理中心)组织召开了2020年度中国科学十大进展初选会议,按照推荐科学进展的学科分布,分成数理和天文科学、化学和材料科学、地球和环境科学、生命和医学科学等4个学科组,邀请专家从推荐的科学进展中遴选出了31项进展进入终选。终选采取网上投票方式,邀请中国科学院院士、中国工程院院士、国家重点实验室主任、部分国家重点研发计划总体专家组专家和项目负责人等3200余名专家学者对31项候选进展进行网上投票,得票数排名前10位的进展入选2020年度中国科学十大进展。

报道链接:https://mp.weixin.qq.com/s/UyHbbiBB2VmFHEjbNF615g

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