新微之光-2018年度科技进展评选入选成果

  

  针对国家电网在大规模用电信息采集、配电自动化、负荷控制、配变监测、故障指示等方面逐渐增强的应用需求,澳门威斯尼斯人娱乐网结合成熟的LTE技术、先进的5G技术与230MHz专用频谱情况,基于动态频谱感知与抗干扰、任意离散载波聚合、OFDM/TDMA、区域覆盖增强等关键技术,开发了具有抗干扰、大容量、广覆盖、高速率的LTE-230MHz电力无线专网系统。系统支持抗干扰功能,可与现有的230M电台设备共存,支持精准负荷控制业务时延小于50ms,支持单小区2000以上终端的大容量连接等。

  LTE-230MHz电力无线专网系统成果具体的可分为:

  1)完成标准体制的制定:面向电力业务需求,我所在短时间内提出了20ms帧结构、2.5kHz子载波间隔的电力无线系统标准方案,且针对性提出D2D/MTC技术和抗干扰技术,该方案更加合理、均衡,适合电力专网。

  2)完成关键产品的研发:我所在专用无线通信装备的研发基础上,快速完成了230MHz电力无线通信系统的基站、终端、核心网设备的研发,目前已通过国家无线电委员会的型号核准,正在中国电科院安排下参加入网测试。

  3)启动重要战略合作:我所与国网信产集团已签订战略合作协议,双方已成立联合工作组,包括标准制定、产品研发、业务互通等方向,正深入开展战略合作。

   

  1:微系统所电力专网关键产品(上:基站,下:设备仓终端)

   

  2:微系统所电力无线专网关键设备通过国家无委认证

   

  3:微系统所电力无线专网关键设备落地绵阳试验局


  团队(限5人):卜智勇、郑敏、王海峰、李慧、琚诚


2、基金委国家重大科研仪器项目“SiP ME2”建成,即将正式开放运行

  工欲善其事,必先利其器!在基金委国家重大科研仪器研制项目的支持下,由澳门微尼斯人娱乐牵头的研究团队,在项目负责人刘志研究员等核心骨干带领下,经过五年攻坚克难,按时优质地在上海同步辐射光源建成基于同步辐射光源的能源环境新材料原位电子结构综合研究平台(SiP ME2

  SiP ME2平台已于20189月顺利通过基金委专家组的结题验收,专家组一致认为,平台总体性能国际领先,同时培养了一批相关领域的优秀学术带头人。这一基金委单项投资最大的研究平台即将融入上海光源运行,成为中科院重大科技基础设施中的一支生力军,计划于2019年向国内国际用户开放。

  SiP ME2平台中的原位近常压软X光谱学线站是国内能量范围最宽、光子通量最高的软X射线谱学研究平台,综合性能国际先进。该实验站最大特色是突破了传统超高真空软X光谱学表征技术的局限,填补了国内空白,可在不同气压、可变气氛环境和模拟工作状态下直接获取表界面电子行为,极大拓展了软X射线谱学在能源材料、表面催化等重要研究领域的应用前景。原位高分辨电子结构表征线站是世界首个集成超亮同步辐射X光、深紫外激光和亚飞秒脉冲激光三种先进光源的实验线站。光束线采取独创的波荡器设计,束线指标国际领先;角分辨光电子能谱实验站,结合自旋分辨扫描隧道显微技术和分子束外延原位材料生长技术,可原位获得能量、空间、自旋、时间等全维度电子结构信息,是精确测量复杂量子体系、解决凝聚态物理关键科学难题的利器。

   

  1:基于上海同步辐射光源的能源环境新材料原位电子结构综合研究平台   


  团队(限5人):刘志、刘啸嵩、乔山、李昂、沈大伟


  3、生物微纳加工体系全面建立,瞬态可溶器件取得重大突破

  陶虎研究员团队于国际上率先提出 “Protein LEGO”概念,通过离子束/电子束复合光刻方法,突破传统生物微纳加工分辨率极限,实现了高精度、跨尺度、多功能三维生物蛋白积木的构建。并进一步结合蚕丝蛋白可控溶解特性,将打印机变成光刻机,实现了瞬态可溶微纳光学器件的晶圆级直接快速打印。至此,建立了完整的瞬态微纳加工体系,首次实现了从纳米到微米再到毫米最终到晶圆级的跨尺度、多层级、大规模瞬态可溶微纳器件及其微系统的制造工艺。

  基于可控溶解生物蛋白材料,借助上述建立的生物微纳加工体系,团队开发出可植入、多功能、可控完全降解的生物体内电源,解决了为人体植入设备长期稳定供能的难题,并进一步提出基因调控瞬态可溶生物电子技术,从材料基因出发,解决了瞬态电子器件过于依赖材料本身属性的问题。此外,还开发出四维可控生物蛋白多彩光学器件,并实现了多药物可控缓释与实时反馈的治疗新技术。因在瞬态可溶器件及其微纳加工技术方面的长期积累,团队受邀在Advanced Materials上撰写综述文章,并被选为VIP文章。

  上述有关生物微纳加工和瞬态可溶器件的成果均发表在国际知名期刊上,包括Advanced Materials3篇)、Advanced Science2篇)、Small2篇)以及Advanced Healthcare Materials,其中6篇被选为封面,累计影响因子115.537

   

  1:开发离子束、电子束以及水刻等生物微纳加工技术,完善了瞬态微纳加工体系,实现了从纳米到微米再到毫米最终到晶圆级的跨尺度、多层级、大规模瞬态可溶微纳器件及其微系统的制造工艺。

   

  2:(A)可植入、多功能、可控完全降解的生物体内电源;(B)基于基因调控瞬态可溶生物电子技术制造的超高性能瞬态可溶自供能纳米发电机;(C)四维可控降解生物蛋白多彩光学器件;(D)基于天然生物蛋白的植入式可控降解颅骨固定系统

   

  3:在生物微纳加工和瞬态可溶器件方面发表8篇高水平论文,包括Advanced Materials3篇)、Advanced Science2篇)、Small2篇)以及Advanced Healthcare Materials,其中6篇被选为封面或后封面。


  团队(限5人):陶虎、周志涛、姜建娟、柳克银、秦楠

  

  4、高效率硅异质结SHJ太阳电池成功实现产业化技术转移

  发展清洁能源,是改善我国能源结构、保障能源安全、推进生态文明建设的重要任务。太阳能光伏是具有代表性的可再生能源之一,我国从2007年起成为世界最大的太阳电池制造国和出口国,一直保持至今,光伏产业也因此成为党的十九大纪念邮票中中国制造的名片产业之一。但是,我国光伏产业技术积累少,研发力量弱,关键技术和装备大部分依靠国外进口。

  微技术重点实验室新能源技术中心2011年建设高效率太阳电池研发平台,致力于SHJ产业化技术研发,与多个国内外著名光伏制造企业、设备和原材料制造企业、研发机构进行多方位合作、交流,突破了SHJ产业化关键技术、引导企业解决了部分关键装备和原材料的国产化瓶颈,实验室最高电池效率达到23.2%,首次进入中国最高太阳电池效率榜(CPVS Best Research-cell Efficiency)。与通威联合研发的叠瓦组件功率达到442瓦,创造了业界最高世界纪录,为澳门微尼斯人娱乐赢得了荣誉和知名度。中试平均转换效率达到23%以上,具备了产业化的技术成熟度。

  20185月,澳门微尼斯人娱乐、通威太阳能、三峡资本成功签订合资协议,成立中威新能源有限公司,共同推进SHJ产业化,无形资产价值2000万元,成为我所近年来较大的产业化技术转移项目。项目初期设计规模1GW,一期建设200MW,投资3.4亿元,目前已完成生产设备的招标采购,预计20196月份开始试生产。该项目的成功实施将引领我国太阳电池产业的技术升级,提高太阳电池产业的技术水平以及在国际市场的竞争力。

  

  图1SHJ太阳电池效率荣登第一届中国太阳电池效率榜,为澳门微尼斯人娱乐赢得荣誉和知名度


图2:通威太阳能、三峡资本、澳门微尼斯人娱乐签订合资协议,SHJ太阳电池成功实现产业化技术转移


  团队(限5人):刘正新、孟凡英、张丽平、石建华、卞剑涛

   

  5、从技术研发到标准制定,再走向应用,超导单光子探测成果产出源源不断

  可空间应用的高性能单光子探测技术是实现深空激光通信和下一代量子卫星等空间应用的迫切需求。2018年,澳门威斯尼斯人娱乐网超导纳米线单光子探测(SNSPD)团队和中科院理化所合作,将高性能SNSPD器件与三级制冷技术结合,实现面向空间应用的高性能SNSPD探测系统原理样机,性能国际领先【OE 26: 2965 (2018)】,该技术有望带来空间探测领域的跨越式发展。鉴于该领域的丰硕成果,团队负责人尤立星研究员应英国物理学会IOP期刊《Superconductor Science and Technology》邀请,就小型化SNSPD撰写Viewpoint文章。这是中国学者首次在该期刊上受邀撰写Viewpoint文章,标志了研究团队在该领域的重要国际影响力。同时,团队负责人尤立星研究员还牵头启动了全球首个SNSPD的国际标准制定工作(项目名称为:Superconducting (nano)strip photon detector – dark count rate;编号为:IEC 61788-22-3),这是我国20年来在超导电子学领域负责的首个国际标准项目,并获得了国际电工委员会颁发的2018年度IEC1906奖。

  基于高性能SNSPD的应用成果持续产出,本年度共发表12篇应用论文,包括Nature 2篇,PRL 5篇。代表性合作应用成果包括:利用高性能SNSPD实现基于人类自由意志的大贝尔实验【Nature 557, 212 (2018)】、首次实现真量子随机数【Nature 562, 7728 (2018)PRL 120, 010503 (2018)12光子纠缠与泊松采样【PRL 120, 230502 (2018)PRL 1212505052018)】、星光量子随机数【PRL 121, 080404 (2018)】、量子行走【PRL 121, 100502 (2018)】等等。

  

  1:面向空间应用的SNSPD系统创意图【OE 26, 2965 (2018)

  

2:人类自由意志产生的随机数作为输入的大贝尔不等验证概念图【Nature 557, 212 (2018)

  

  3:测量器件无关的量子随机数发生器概念图【Nature 562, 7728 (2018)


  团队(限5人):尤立星、李浩、张伟君、杨晓燕、王镇

 

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