2021未来科学大奖揭晓：上海交大张杰因激光方面研究获“物质科学奖”

9月12日，本年度“未来科学大奖”揭晓，其中的“物质科学奖”由上海交通大学张杰院士获得，以奖励他通过调控激光与物质相互作用产生精确可控的超短脉冲快电子束，并将其应用于实现超高时空分辨高能电子衍射成像和激光核聚变的快点火研究。

张杰院士是利用强激光束与物质相互作用高效产生方向与能量可控的高强度快电子束（~100 keV 到 10 MeV）的开拓者之一。自上个世纪九十年代以来，张杰院士领导中科院物理所和上海交通大学的联合研究团队，在快电子束产生和应用方面取得了一系列重要突破，包括高效率产生远离麦克斯韦分布的超短脉冲快电子束，实现对快电子束发射方向与能量的精确调控，实现表面自生电磁场对快电子束的引导和聚焦以及超高时空分辨的兆电子伏特电子衍射与成像等。

他们研制的超短脉冲兆电子伏特电子衍射与成像装置，达到了亚埃（1埃等于百亿分之一米）级的空间分辨能力，并将时间分辨能力提高到创记录的50飞秒（1飞秒等于一千万亿分之一秒）。利用这台装置，他们与合作者成功地实现了超快光场对量子材料维度的调控，观察到瞬态的光致新奇物态；实现了对光诱导的新型相变以及单分子成像等重要物理与化学瞬态过程的观测。

张杰团队对超短脉冲快电子束的研究起源于对激光核聚变中快点火方案研究的需求。作为人类获得终极能源的可能选项，激光核聚变是由燃料压缩和加热两个阶段组成的。快点火方案由于可以将压缩过程与点火过程分别独立优化，因此，可以节省驱动能量并降低不稳定性。精确可控的超短脉冲快电子束的作用就是将激光能量高效地传输到预先压缩的燃料中，使其快速加热到聚变温度，实现聚变反应。他们的研究为深入理解快点火物理过程做出了重要贡献。

未来科学大奖设立于 2016 年，是由科学家、企业家群体共同发起的科学奖项。评审体系主要参考诺贝尔奖、图灵奖等国际著名奖项，采取提名邀约制和国际同行评议制。候选人由科学委员会邀请的提名人提名产生。由科学委员会邀请包括诺奖得主、图灵奖得主、菲尔兹奖得主以及数十位美国、法国、德国等国的科学院、工程院院士等国际专家，对各候选人被提名的工作成果在工作成就、创新性、影响力等方面做同行评议。最终的获奖者名单由未来科学大奖科学委员会参考国际同行评议信不记名投票确定。未来科学大奖目前设置“生命科学”、“物质科学”和“数学与计算机科学”三大奖项。袁国勇、裴伟士获得今年的未来科学大奖“生命科学奖”， 施敏获得“数学与计算机科学奖”。