华东师范大学重庆研究院
2019年度开放课题申请指南
华东师范大学重庆研究院成立于2019年6月，由华东师范大学和重庆两江新区管理委员会共同举办。研究院作为独立法人的高端科研平台，将有效地整合政府、高校、与企业的创新资源，实施“优势互补、互利共赢”的政、产、学、研、用的合作。重点围绕精密制造、精密光学、信息通讯、生态环境、生物医药、新能源、新材料、人工智能、大数据等领域，加大技术开发投入；发展重庆新兴产业，开发一批拥有自主知识产权的产品和技术，并推进战略性新兴产业技术成果的应用，打造新的产业增长点；建立国际合作研发中心，开展超快激光国际合作研发中心，组建和培养国际合作的工程技术团队。研究院开放课题用于资助围绕研究院研究方向、创新性强、具有广阔应用前景的基础研究或应用基础研究课题，通过开放课题鼓励研发创新与学术合作交流。 一、申请人范围及条件 1、华东师范大学的科研教学人员、与精密光谱科学与技术国家重点实验室有紧密合作的相关科技工作者均可在项目指南范围内申请课题。 2、申请人需具有硕士研究生以上学历，符合项目指南范围内的研究方向。 二、申请的研究内容 1. 太赫兹光谱技术研究方向：项目将发展太赫兹产生及光谱测量新技术，突破太赫兹产生过程中的非线性转化技术瓶颈，制备高功率太赫兹源；发展太赫兹频率梳技术，实现太赫兹时域光场精密控制，提高频谱测量高精度，克服宽光谱、高精度相互制约的技术瓶颈；解决现有太赫兹源难以实现大作用距离、高分辨率以及宽带探测等关键问题。为此，项目立足于探索太赫兹产生及时频域精密控制新方法，探索非线性过程中的相位匹配、能量转移、频率传递精度及高效太赫兹产生机理等关键问题解决途径，基于光纤飞秒光梳及其放大，驱动和探测太赫兹辐射，提高太赫兹强度和探测灵敏度，增强太赫兹波长期稳定性、太赫兹痕量分析能力、和抗干扰能力，并拓展太赫兹频谱宽度，实现脉冲能量μJ量级、频谱分辨精度MHz量级太赫兹波制备及探测，为太赫兹波在安全检测、物质分析等重要领域提供技术支撑和仪器设备。 2. 超快激光装备科研项目研究方向：智能制造、增材制造是“中国制造2025” 国家战略中制造业创新中心建设工程的重要组成部分。超短脉冲激光加工设备作为全新的加工设备，可以实现微纳加工、增材制造等多种研究型应用。 先进制造装备是国家战略性新兴产业的重要组成部分，加快发展材料精密加工装备制造业，推动传统产业向中高端迈进，促进科学研究与产业升级协调发展，优化制造业布局。 本指南从超快激光工程技术以及激光与材料相互作用两个方面，提出了先进激光精密制造装备的重点科研及应用方向。 （1）激光工程技术 研究总目标：基于光纤增益介质，实现高能量激光放大，单脉冲能量大于百微焦；基于光纤非线性效益，实现10W级高功率超短脉冲激光产生，脉冲宽度小于50fs；基于固体激光放大技术，实现毫焦级高能量飞秒激光产生；基于高功率飞秒光纤激光，结合相干合成技术，及相控阵列调控技术，实现超限加工及大面阵微纳加工应用。 研究内容：1) 啁啾脉冲放大技术 2）自相似脉冲放大技术 3）脉冲分离及相干合成技术 4）光学相控阵调控技术 （2）材料激光相互作用 研究总目标：超短飞秒激光及非线性频率变换在超限微纳加工领域、大面阵加工应用等拓展研究 研究内容：1）非线性频率变换 2）相控阵超限加工。 3. 介孔量子材料项目研究内容：水、空气是人类生存之本，随着工业化、城市化进程加快，水、空气污染问题日益加剧。根据国家出台的各项环保法规，尤其是针对水环境污染问题的治理力度，显现出国家对科学解决环保问题的高度重视。本指南旨在采用绿色、环保、科学的纳米材料技术，利用大自然的能量解决与人类息息相关的水、空气质量问题。 光催化材料作为目前最环保、绿色的环境治理技术，已广泛运用于水环境、空气治理方面。受限于光催化材料禁带宽度，传统光催化材料仅在紫外光条件下产生分解有机物作用，造成太阳光能量的严重浪费，为充分利用太阳光中的可见光及近红外光，研发一种全光谱响应且性能稳定的光催化材料具有重大应用意义。项目主要研究：① 液相等离子体；②介孔量子光催化材料。 考核指标：① 实现绿色、环保、智能、批量制造高性能光催化材料；② 全光谱响应的光催化材料，实现200-1400nm范围光谱响应；③ 大比表面积的光催化材料，实现200-500 m2/g的比表面积；④ 光催化材料晶格缺陷工程精密调控。 4. 激光诱导催化复合功能材料研究内容：激光作用于材料是一种快速、高效、节能、清洁无污染的材料合成、改性的方法，通过调节激光的输入能量，来控制材料合成与改性的过程，同时也可以对基体上的功能材料涂层进行熔覆或功能化以实现增材制造过程，采用不同激光波长和激光功率的激光器可以高效廉价地制备石墨烯材料，石墨烯具有较高的电子迁移率、优良的热导性和高的比表面积，且结构稳定，具有很好的化学稳定性，对电池电极材料、非贵金属催化剂、以及功能陶瓷材料进行石墨烯包覆或复合可以提高基质材料的固有性质，如激光诱导石墨烯复合氧化物电极材料，不仅可以提高电极材料的比容量，还可以提高电池材料的倍率性能；激光催化熔覆或烧结功能陶瓷材料，不仅可以节省基体材料还可以起到阻挡腐蚀介质的渗透形成物理或化学阻隔。将石墨烯应用到激光诱导催化复合功能陶瓷材料中，由于石墨烯的表面积很大，应用较少的石墨烯就可以有效改善陶瓷材料的性能，且可以进一步提高材料的稳定性以适合在各种环境下的应用。超薄的石墨烯不仅不会对基质材料的质量产生改变，同时还兼具高的强度和良好的摩擦学性能。此外激光诱导催化过程可以激活稀土离子产生高能量以催化反应物，并使之和基体表面薄层同时熔化，快速凝固后形成稀释度极低、与基体呈冶金结合的涂层，激光能量的持续供应激发更多的稀土离子敏化以及发生多步级联反应，从而在基体上自蔓延生长功能陶瓷涂层，提高基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化等性能。 本指南拟从激光诱导、催化、烧结、熔覆等激光加工技术出发，研究开发新型复合特殊功能材料与技术，并应用于能源器件与增材制造。 考核指标：开发一系列激光诱导石墨烯复合高比容量的氧化物电极材料、高催化活性的催化剂非贵金属合金材料、全无机钙钛矿光吸收材料以及热障涂层和超硬陶瓷材料，并将其应用到能量存储和转换器件中去，实现器件整体性能的提高，激光诱导复合电池电极材料的比容量超过800mAh/g,且与集流体有较好的连接，并具有高倍率循环稳定性。非贵金属催化剂和金材料应具有较高的催化活性，可以作为燃料电池、金属空气电池的催化剂层应用，并具有较高的稳定性，同时开发具有特殊功能的低维多孔材料，并应用到光电转换器件中，提高转化效率。采用激光催化激活生长热障涂层和超硬陶瓷材料，热障涂层材料的耐热温度超过1600℃，并具有防蚀耐磨性能，超硬陶瓷材料硬度高，适应于硬质刀具涂层等。 5. 时间频率精密测量仪器装备研发研究内容：项目将发展解决时频域高精度传递的可靠性问题，发展光学频率梳全保偏光纤振荡源稳健锁模创新技术，探索主动自适应光梳稳定补偿机制，研制成熟可靠光学频率梳系统产品，达到光学频率梳系统室外成熟应用的目的，实现可靠室外环境原子钟精度传递中间链接环节，开展以光学频率梳模块为基础的网络阵列。示范应用。 考核指标：项目立足于时频域高精度传递链模块的发展及应用，推进光梳系统的稳健可靠运行技术，发展在1.5微米波段实现光梳系统的抗环境干扰能力，实现室温条件±5 ℃范围，室外环境下的光梳系统稳定运行，稳定度达10-13@1 s量级，连续开机运行时间大于7×24小时。 6. 集成光束扫描芯片研究研究内容：完成硅基集成二维光束扫描芯片的示范开发研究。针对在无人驾驶、智能成像等领域有着重要应用的相控阵光束偏转器件，开展基于硅基材料的集成二维光束扫描芯片研究，解决均匀分束、高速移相、阵列光栅等关键科学问题，发展片上相控阵创新技术，研制相控阵芯片，实现与外部相位控制电路的集成封装，并进行相关相控阵光束偏转的调控机理探索。 考核指标：实现5×10°的二维光束扫描硅基芯片样片。 7. 超高速光谱测量研究内容：解决如何触发飞秒光纤激光器霍普分叉等关键科学问题，发展时间拉伸创新技术，研制高速光谱探测仪器。 考核指标：达到实时测量光谱目标，实现存储深度大于150000帧，分辨率大于0.02 nm目标，开展飞秒超快光纤光学示范应用。 8.中草药药效波谱分析技术与仪器研究内容：中草药的药效通常由多种成分共同作用的结果，对中草药进行更为“全面”的成分分析是中药质量控制研究的必然趋势。目前，用于中药分析研究的方法主要是高效液相色谱法和核磁共振法。高效液相色谱法在分析中药有效成分时，虽然具有选择性好、适用面广等优点，但也存在易污染、溶剂消耗量大及分析时间长等缺点。核磁共振法能够进行定性和定量分析，而且还能获得更多的结构信息，但其操作较复杂且仪器昂贵，从而限制了其广泛应用。 基于光谱学分析技术可以有效克服常用的两种方法的缺陷，实现无需破坏样品，更高精度、更高灵敏度的成分分析及检测。 该项目主要基于多种光谱与波谱分析方法，进行中草药成分及药效分析，建立对应草药数据库，并针对不同重要组分对人体的作用，结合质谱法实现定量分析，其中包括相对分子量测定、化学式的确定及结构鉴定等，为中成药研制提供解决方案。 考核指标：结合傅利叶红外光谱、THz频谱、拉曼光谱、紫外吸收谱、精密光梳光谱等多种光学频谱分析技术，建立快速、特异、高灵敏度的分析方法，结合质谱定向分离制备，对各种中草药成分进行定量分析，从复杂的中草药提取物发现微量作用成分，全面阐明中药的化学组成。通过大量中草药频谱数据采集，建立中药指纹图谱数据库。最终，利用先进的分析技术，阐明多组分中药的有效成分，为鉴别原生态中草药的性、味，分析药效成分及使用规范提供标准和依据。主要包括：① 中草药分子指纹库建立；② 中草药成分分析；③ 中草药药效作用机理探究；④行业标准制导及建立。 9. 分子指纹光谱数据库研究内容：项目将发展红外分子指纹光谱测量新技术，突破现有光场时频域控制技术对光谱精度的限制，将分子能级跃迁频率测量精度全面推进至原子钟级精度，进而确立全新的分子光谱数据标尺，为快速、高精度的多种类分子能级结构测量提供必要的仪器基础，从而构建红外波段大数据分子指纹数据库，弥补我国在超精密分子红外光谱测量与大数据分子数据建立方面的技术短板。 考核指标：项目立足于探索高精度红外光谱创新方法，发展基于自适应双光梳的高精度光梳光谱测量技术，在1-3μm波段实现分子吸收谱线的精密测量，光谱分辨率小于1 MHz，测量精度优于 10 kHz，测量时间小于100 ms，最终开发红外精密指纹数据库的新仪器，为环境监测、生物医检以及红外识别等重要应用提供支撑。 10. 燃烧/爆炸场气体成分探测与燃烧状态评估研究内容：为解决探测复杂环境(高温、高压、毒气)下，燃烧场气体成分探测及快速反应状态评估问题，研究超快光学关联探测方法；发展超短脉冲锁模激光器在气体分子光谱探测方面的创新技术；发展多维红外光谱探测与光谱成像的符合技术；构建实体测试平台；达到对 待测气体红外光谱空间光谱进行成像的目的。 考核指标：完成探测平台整体设计；光谱覆盖范围：3-5 μm/8-10μm； 能够鉴别谱像中均匀及非均匀加宽特性； 光谱分辨率：100 MHz； 测试速率量级：ms。 11. 高通量高灵敏物质快速分析仪研究内容：研究高性能、可重复使用基于表面等离子体效应的光学增益材料，研制可用于痕量物质检测的增强型便携拉曼光谱仪；研究拉曼指纹谱数据提取分析方法，开发多物种同步定性定量分析技术。 考核指标：形成一套多通道增强型便携拉曼光谱仪样机，开展至少3种典型应用环境的应用示范。针对不同目标物质，检测灵敏度高于ppm，且检测动态范围在3个数量级以上。 12. 高分辨红外光梳光谱技术及应用研究内容：发展基于光电调制中红外宽度光频梳的分子指纹光谱检测技术，探索突破现有光谱测量分辨率、测量精度与灵敏度极限的新方法，解决光梳光谱系统长期稳定性与系统集成难题，实现中红外光梳光谱测量在气体分压力测量与漏气监测中的应用。 考核指标：完成一套高集成度宽带电光调制红外双光梳分子光谱测量系统；具体指标包括：中心频率：89 THz；单次光谱范围>5 THz；测量时间<10 μs；分辨率<100 MHz，梳齿间隔可调谐：0.1-25 GHz。开展至少2项红外遥测与气体检测应用示范。 13. 高稳定光纤光源研究内容：项目针对相干拉曼散射成像激发光源严重依赖钛宝石光源系统，无法用于临床快速检测的难题，旨在解决双色同步超短脉冲高效率产生和宽范围调谐等关键科学问题，以发展新型时空重合、宽带调谐、快速切换的光纤参量振荡光源为切入点，发展拉曼孤子诱导的四波混频技术、偏振调控的相位匹配方法以及色散滤波的波长调谐方案等创新技术，研制用于生物非线性成像的高稳定光纤光源，达到时域自同步、频域可调谐、空间自重合的目标，开展光纤相干拉曼散射光谱成像的示范应用。 考核指标：研制一套用于生物非线性成像的高稳定光纤光源，实现中心波长800 nm、1030 nm的双色同步超短脉冲输出，覆盖拉曼光谱范围：2800-3000 cm-1；平均功率>20 mW@800 nm，平均功率>100 mW@1030 nm；脉冲宽度<20 ps；脉冲重复频率<4 MHz。 14. 量子探测与量子成像关键技术与仪器研究内容：针对现有的量子成像技术中背景噪声对灵敏探测的限制问题，发展量子探测与量子成像新技术；研制光子数可分辨探测的量子探测器，并将其应用于激光雷达及量子成像系统，实现强光背景下远距离目标的测绘；研究1550nm眼安全波段量子成像中量子探测技术，推进量子成像系统的实用化进程。 考核指标：1. 实现1550nm光子数可分辨探测，分辨光子数≥10，工作速率≥1GHz；2. 基于光子数可分辨探测的近红外量子成像系统一套，工作距离≥10 km，成像精度≤1m。 15. 车载长稳飞秒光梳绝对长度测量关键技术与仪器研究内容：高速采样技术；高灵敏度、大动态范围接收机技术；时间数字转换器的自定义实现。 考核指标：（1）飞秒双光梳测距离：2m（测尺-不模糊距离）；（2）飞秒双光梳测距精度：2μm；（3）飞秒测距数据刷新率：大于10Hz;。 三、申请方法及审批程序 1、申请人须根据研究院开放课题资助方向申请，按要求填写“华东师范大学重庆研究院开放课题申请书”。 2、申请者应得到所在单位的同意，并在2019年11月15日之前向研究院提出申请，并提交申请书，一式四份。 3、研究院将组织初步评审，提出初步审批意见，之后提交研究院院长办公会进行最终审定，择优确定资助项目和金额。 4、最后研究院通知获得资助的申请人，并要求申请人填写并邮寄课题计划任务书一式四份。 四、研究期限及额度 1、研究院2019年拟资助15个课题，原则上每个项目指南方向资助1项，课题研究期限为2-3年，开始时间是2019年12月1日，终止时间为2022年11月30日。 2、每项课题资助经费为10-30万元，具体资助金额根据项目实际情况确定。 五、经费使用方法及要求 1、开放课题经费由研究院统一管理。根据财务管理规定，专款专用，由受资助人掌握使用，经费使用不得违反财务制度。 2、经费的使用范围：包括材料费、测试化验加工费、燃料动力费、出版/文献/信息传播/知识产权事务费、差旅会议国际合作与交流费、劳务费、专家咨询费、其他支出8类科目。 3、开放课题经费来源于政府的项目扶持，经费的使用需符合相关政府部门的要求和华东师范大学相关财务规定。 4、经费使用必须在课题起止期限内。 六、课题管理及结题 1、项目负责人在项目周期内每年度须向研究院汇报课题进展，同时提交学术论文，研究报告，或实验工作阶段小结。 2、课题结束或终止后15天内，需向研究院提交如下材料归档： 1）开放课题总结报告。 2）课题成果目录，以及成果复印件。 3、研究院不定期检查课题执行及进展情况，对不执行研究计划的，有权终止资助。 4、研究院对已结题的开放课题完成情况进行严格审查，并把审核意见提交研究院理事会进行最终评定。 七．成果相关说明 1、资助课题所取得的成果，属于华东师范大学重庆研究院和研究者所在单位。研究成果如需组织鉴定或评审时，由双方联合申报成果或申请奖励。成果转让的获利，由双方共享，比例另行协商。申请专利发明时，按专利法及有关规定办理。 2、资助课题所发表的论文、论著、研究报告、资料、鉴定证书以及申报成果时，课题负责人作为研究院客座研究人员，署名单位中需标注中文：华东师范大学重庆研究院，或者英文：Chongqing Institute of East China Normal University。 3、结题验收时需向研究院提交至少2件科研成果，包括但不限于专利、论文等。开放课题的总结情况及其所取得成果作为今后研究院开放课题下一步资助的相关重要参考依据。 八 、联系方式 确信你已了解有关开放课题申请的具体要求。 开放课题申请书下载： 开放课题计划任务书： 开放课题进展报告下载： 开放课总结表下载： 提交申请表，请将填好的申请表寄至如下地址: 重庆市渝北区金开大道西段106号11栋13层4室（华东师范大学重庆研究院） 庞千林（收） 邮编：401120 Email 发至：myhu@cqecnu.com或qlpang@cqecnu.com 电 话：023-6548 8996 |
