太赫兹研究的中国高度 电磁波谱最后处女地争夺

2014年3月底，15位两院院士及近百位专家学者聚首成都，研讨太赫兹科学技术战略发展。

“太赫兹”为什么能让众多专家学者聚首研讨？中国科学院院士刘盛纲说，太赫兹是电磁波谱最后处女地，具有独特的优越性及极重要的应用，是新一代产业的科学技术基础。

电磁波谱最后处女地的争夺

电磁波谱里，毫米波与红外之间有一段“真空地带”，其频率约为1万亿赫兹，也就是“太赫兹（THz）”，这个极其特殊的波段被认为即将开启“本世纪的又一场科技前沿革命”。太赫兹波在生命科学、材料科学、天文学、大气与环境监测、通讯、反恐、国家安全等多个重要领域……太赫兹无线通信可以承载更大的信息量，解决目前信息传输受制于带宽的问题，是目前所知的满足大数据无线传输速率通信要求的唯一通信手段。

国际通讯联盟已指定下一代地面无线通信的频段0.12THz，太赫兹技术将成为6G或7G通讯的基础，人类将全面进入太赫兹通信时代。

从上世纪90年代开始，在刘盛纲等专家学者的不懈努力和推动下，我国开始重视太赫兹研究，在国家“十二五”科学和技术发展规划、国家重大科技基础设施建设中长期规划中都有明确部署。2005年，有20多位院士参加的第270次香山科学会议，专题研讨如何在中国发展太赫兹科学技术，标志着中国太赫兹研究战略的启动。

2010年4月底，陈佳洱等16位院士相会成都，谋划太赫兹科学技术发展的中国路线图。会后不久，刘盛纲等19位院士联名上书国务院领导，提出了发展我国太赫兹科学技术的若干建议并获批示。

2011年底，科技部启动的“毫米波与太赫兹无线通信技术开发”项目，我国太赫兹领域第一个过亿元的863计划主题项目，下设5个课题组，汇聚了电子科技大学、南京大学、东南大学、中国科学院等国内十多所高校和研究所的优势力量，著名无线通信专家、电子科技大学李少谦教授担任项目负责人。

在李少谦看来，太赫兹科学技术将是后摩尔时代信息技术发展的重要支撑，中国人在这一“真空地带”能够有所建树，并将在这场世界科技竞赛中占据制高点和主动权。

协同创新展示太赫兹研究的中国力量

“太赫兹科学综合了电子学与光子学的特色，是典型的交叉前沿科学领域，该领域蕴含着原创性重大机理和方法并亟待突破，具有重大的科学意义，必须凝聚整合全国的优势力量，才能助推我国太赫兹研究持续、健康发展。”刘盛纲认为，急需一种模式来加强组织和协同攻关。

2012年，国家推动实施“2011计划”，面对这个千载难逢的机遇，刘盛纲立即联系国内相关单位，着手组建太赫兹科学协同创新中心。当年6月，电子科技大学联合南京大学、清华大学以及中科院电子所、光电所等国内优势力量，在成都正式成立太赫兹科学协同创新中心。陈佳洱院士担任学术委员会主任、南开大学校长龚克教授担任管理咨询委员会主任、清华大学周炳琨院士担任首席科学家、刘盛纲院士任中心主任。中心的成立，开启了中国高校、研究所、企业协同创新研究太赫兹的新时代。

2013年，中心先后受中国电子学会委托成立太赫兹分会，受国家自然科学基金委与中国科学院联合委托成立“太赫兹科学技术前沿发展战略研究基地”，为国家太赫兹科学发展提供战略建议咨询和顶层规划设计。

太赫兹研究领域的中国力量正在崛起，国际同行十分关注。2014年1月，中心国际咨询委员会委员、国际红外毫米波—太赫兹学会主席专门在IEEE杂志上，发表了题为《太赫兹先驱：刘盛纲》的文章，并多次提到太赫兹科学协同创新中心对国际太赫兹研究的重要贡献。

由中心开创的“深圳国际先进科学技术会议——太赫兹科学技术”也被国际公认为太赫兹领域的顶尖学术会议，极大地提升了我国太赫兹国际学术地位。

“1+2+x”的动态协同创新组织

太赫兹科学协同创新中心大胆创新体制机制，形成“1+2+x”的动态协同创新组织，即以电子科技大学为核心，联合南京大学、清华大学构建核心层，此为“1+2”。不断吸纳国内优势单位、团队和个人形成外围层，此为“X”，现在由中科院电子所和光电所构成。此外，中心还与中国电科集团签署了成果转化协议，构建了一条完整的创新技术及产业链条。

“太赫兹科学协同创新中心所追求的就是1+1>2的效果，通过协同机制来共享我们的经验、思想、设备、资源等，做出比单打独斗时更多的成果。”中心学术委员会副主任、南京大学吴培亨院士说。

2012年底，刘盛纲团队在国际顶级物理学术期刊《Physical Review Letters》发表论文，首次发现电子激发表面等离子体激元产生太赫兹到紫外辐射的新现象，并原创性提出利用表面等离子体激元把电子学和光子学结合起来尝试太赫兹辐射的新机理。

文章在国内外引起很大反响，Nature Physics在这篇文章被接受但尚未公开发表前就在其专栏刊出了一篇专题评述文章，指出“这是一个十分令人惊讶的成果……”

“这个实验如果不由中国人来验证，那就太可惜了！”吴培亨第一时间建议由协同单位发挥各自优势，共同对这个发现的新物理现象进行实验验证。

电子科大擅长太赫兹产生和调控机理研究，南京大学专注太赫兹检测机理研究，清华大学在太赫兹高速无线通信和太赫兹源高质量束源研究方面独步国内，中科院光电所则在微纳加工技术方面实力雄厚。

几家单位各展所长，创新要素无缝衔接，最大限度地提升了创新能力，使得实验验证极为顺利。

“如果没有太赫兹科学协同创新中心，这些在以前是无法想象的。”刘盛纲感慨地说。