华中大领衔组建光谷实验室 带着光电朋友圈助光谷走向世界

韩宏伟教授观察实验结果

□楚天都市报极目新闻记者 李碗容 通讯员 冀娴贤

开栏的话

近日在湖北省科技创新大会上，首批7个湖北实验室集中揭牌，光谷科技创新大走廊启动建设，这标志着湖北在科技强省新征程上迈出历史性步伐。今日起，楚天都市报极目新闻启动湖北实验室专栏，探访实验室并采访实验室主任和科研人员，展现湖北省的硬核科研实力。

“光电科学领域我们的朋友圈很广，华中大有信心通过光谷实验室助推‘武汉·中国光谷’迈向‘世界光谷’。”2月20日，参加湖北省加快科技强省建设新闻发布会后，华中科技大学党委书记、湖北光谷实验室主任邵新宇自信地表示。据邵新宇介绍，光谷实验室聚焦光电器件与集成、激光技术与装备、生物医学影像装备和光电转换与材料等四个研究方向。昨日，极目新闻记者探访了相关实验室，揭秘它们的硬核实力。

实验室印刷机“打印”太阳能电池

在印刷介观太阳能电池及光电器件实验室内，极目新闻记者见到，一块长2.5厘米宽2厘米的透明导电玻璃上，物体内分布着一小块黑色物质。这是光电转换与材料领域的主要研究内容——高效钙钛矿太阳能电池的试验器件。

“这是实验室尺寸的器件，它的衬底是导电玻璃，我们通过印刷的工艺在导电玻璃上逐层印刷二氧化钛、二氧化锆和碳电极三层多孔膜，之后再将钙钛矿材料填充至孔中。”华中科技大学武汉光电国家研究中心韩宏伟教授介绍，这小小器件结构该团队申请了原始专利，拥有自主知识产权。

“我们是做下一代太阳能电池的攻关，希望用更简单的方法制备出更低成本的太阳能电池，进而实现超廉价太阳能光伏发电，目的在于降低太阳能电池光变电的发电成本，进而降低用电成本，这将有助于推广清洁能源，实现我国2060年碳中和的目标。”韩宏伟介绍。

器件做出来，光电转化效率效率是一个核心数据。极目新闻记者在实验室看到了太阳光模拟器。“这其实相当于一个灯泡，只不过是发跟太阳光光谱一致的光，我们将器件放置在这里可以直接测量出器件的光电转化效率。”韩宏伟解释。

“最初使用的钙钛矿材料在光照下不稳定，大家对钙钛矿太阳能电池稳定性有很大的担忧。”韩宏伟介绍说。2014年韩宏伟教授团队在国际上首次报道了光照稳定的钙钛矿太阳能电池，相关研究成果发表在国际顶级刊物《科学》杂志上。目前已研制出3600平方厘米的器件，并在湖北省鄂州市建立了示范性电站，自2020年8月以来已持续发了1900多度电。

对于光谷实验室成立，韩宏伟感到十分欣喜，“光谷实验室旗帜鲜明提出发展高效钙钛矿太阳能电池，这对我们方向来说是极大地鼓舞，加速我们的研究。”

“国家队”继续领跑光电领域研究

极目新闻记者了解到，湖北光谷实验室除了光电转换与材料研究方向，还有三个方向，分别是光电器件与集成、激光技术与装备和生物医学影像装备。

光谷实验室主任邵新宇告诉记者，光谷实验室汇聚了国内一流的单位，一流的人才团队，每个研究方向都有院士领衔。“多个层次都会来发挥各自的作用，最终我们形成一个联盟化发展。我们会打造一个围绕光电信息领域，一个很好的核心圈，生态圈和朋友圈联盟。”邵新宇说。

据了解，在光电器件与集成、激光技术与装备、生物医学影像装备三个研究方向，华中科技大学一直走在前列。华中大自2003年起开始筹建武汉光电国家实验室，2017年科技部批准组建武汉光电国家研究中心，是目前全国仅有的6个国家研究中心之一。

“武汉光电国家研究中心与‘武汉·中国光谷’的发展共生共荣，已具备雄厚的条件与基础。”邵新宇介绍，中心研究平台和实验室的硬件水平位于世界前列，多年发展该中心已是光电领域的科研创新高地，人才团队高地和成果高地。截至2020年10月，武汉光电国家研究中心主持和承担各类项目课题3000余项，拥有发明专利1846项、实用新型专利302项，孵化高新企业100余家。

下一步，光电器件与集成研究方向面向我国网络强国重大战略需求，建设海陆空天一体化光网络，聚焦其基础核心即多维光子信息传输和处理的理论、技术、器件的重要突破。

“信息网络的发展中很多核心器件芯片的设计制造和工艺需要我们去攻关，这是我们湖北实验将来的使命之一。”邵新宇介绍，现在国家在大力研究5G，下一代通信6G的芯片将是通过光电器件领域开展研究，那就是影响千家万户的事。同时这是个大产业，将影响每个人。

极目新闻记者在武汉光电国家研究中心超强超快激光光源及制造平台看到，两间实验室的大部分空间都被数台仪器占据，该校自主采购元器件自己研发设计组装的实验设备，“阿秒相机”就在此诞生。

光谷实验室的第二个研究方向是聚焦激光技术与装备。“我们要做激光加工或者做激光装备，首先就是需要把激光器做出来。”光谷实验室常务副主任周军介绍，基于前期的基础，光谷实验室将主要聚焦激光器致力于超强超快激光器与微纳制造。

踢好全数字PET临门一脚

如果说激光产业离老百姓较远，光谷实验室的生物医学影像装备研究方向，会让更多人很快能感受到技术变革带来的实惠。

“大健康是未来非常重要的一个产业，湖北有这方面的优势。华中科技大学本来就是工医见长，依托我们的大工程大材料，强势学科整合起来，可以很好的服务大健康。”邵新宇介绍。

光谷实验室将致力于生物医学影像装备研究工作。“国内高端医疗影像装备主要依赖于进口”周军介绍，实验室成功研制的全数字PET、超灵敏核磁共振、共聚焦内窥镜等高端医疗影像装备有望打破国外企业的垄断。高端生命科学仪器也存在类似的问题，实验室发明的显微光学切片断层成像仪是当前脑科学研究亟需的最前沿技术之一，在国际上实现了引领。

PET是一种生化灵敏度极高的核医学分子影像技术，它能更早地发现恶性肿瘤、神经系统疾病、心血管系统疾病等。“全数字PET”概念则是谢庆国教授团队于2004年提出的，历经10余年发展已形成完整技术体系。在此基础上研发的临床全数字PET/CT装备，使用了具有完全自主知识产权的全数字PET技术，以“全数字”和“精确采样”为本质特点，从源头上颠覆了传统PET的技术路线，可精准检测到最小尺寸病灶，大幅提前癌症发现时间。2019年5月，临床全数字PET/CT获批中国医疗器械注册证，标志着自主原创的全数字PET正式进入市场。

“全数字PET灵敏度数字化性能等各方面均有很强的技术优势，这个项目到了最后一公里，临门一脚。”邵新宇说 ，光谷实验室将“踢好这临门一脚”。

邵新宇总结，光谷实验室的主打方向，一是国家需求，二是湖北战略，也包括光谷转型升级的需求。“国家现在急需什么，什么地方被卡脖子，湖北下一代产业发展战略在哪里，就是我们的方向。”邵新宇说。

实验室名片

实验室名：光谷实验室

牵头单位：华中科技大学

共建单位：中科院精密测量科学与技术创新研究院、中船重工集团717研究所、中国信息通信科技集团有限公司、长飞光纤光缆股份有限公司、华工科技产业股份有限公司、武汉锐科光纤激光技术股份有限公司、武汉华星光电半导体显示技术有限公司、武汉中科医疗科技工业技术研究院有限公司等科研机构和企业。

研究任务：围绕信息光电子、能量光电子、生命光电子三大领域，聚焦四大研究任务，开展从“0”到“1”原创性基础科学研究，突破关键核心技术瓶颈，推动湖北省“光芯屏端网”和大健康万亿级产业集群，为“武汉·中国光谷”迈向世界光谷提供战略支撑。