祝贺致远学院创院院长张杰获2021年度未来科学大奖

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2021年9月12日，2021年度未来科学大奖结果发布。中国科学院院士、上海交通大学原校长、致远学院创院院长张杰因其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的贡献获得“物质科学奖”。

香港大学袁国勇、裴伟士摘得“生命科学奖”；国立阳明交通大学施敏荣膺“数学与计算机科学奖”。

人物简介

张杰教授是世界知名的激光等离子体物理学家，在高能量密度物理和激光聚变物理前沿研究领域做出多项重要学术贡献，并因此于2003年当选中国科学院院士、2007年当选德国国家科学院院士、2008年当选第三世界科学院院士、2011年当选英国皇家工程院外籍院士、2012年当选美国国家科学院外籍院士，2015年获得激光聚变与高能量密度物理研究领域国际最重要的奖项——爱德华·泰勒奖章，他也是世界范围内首位获得该项荣誉的华人科学家。

获奖成就

“物质科学奖”获得者张杰，表彰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。

自从 J. J. Thomson 发现阴极射线的一个多世纪以来，电子束在科学技术中的作用越来越突出。各种电子显微镜的发展让人类可以直接观察到物质的微观结构，例如材料的晶体结构以及质子和中子中的夸克和胶子。高能电子束使微结构的精确塑造和材料特性的创新变革成为可能。

张杰博士是开发利用太瓦到拍瓦激光束有效生成受控、高强度快电子束（~100 keV 到 10 MeV）方法的先驱。利用这一技术，张杰领导的研究团队在快电子束方面取得了一系列重大突破，包括高效产生非热电子、用激光调节电子束能量、实现高定向电子发射，以及创时空分辨世界纪录的电子束成像。

张博士团队研发的可精确控制的高强度快电子束为一系列其他重要的科学探索提供了可能。例如，他们开发了 MeV 超快电子衍射和成像设备，并展示了亚埃空间分辨率和创纪录的 50 飞秒时间分辨率。他们使用超快激光场成功地改变了量子材料的维度，并观察到了光诱导的新型相变。此外，他们的这一技术还帮助实现了更紧凑、更高效的高能粒子加速器。同时，他们还通过超快电子衍射实现了单分子成像。

张博士对快电子束的研究最初是为了研究惯性约束聚变 (ICF)。这个过程如果实现，可以为人类提供无限的能量供应。高强度超短脉冲快电子束为 ICF 提供了快速点火的关键工具，张博士是对这一新物理过程最早探索者之一。快速点火方法将燃料点火与压缩分开，使这两个过程可以独立优化，同时避免不稳定性。

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