本重大研究計劃旨在通過光場與物質(zhì)相互作用物理過程的精密控制，獲得具有特定多維度(偏振、位相、頻率、振幅、脈寬及模場)時空結(jié)構(gòu)的新型光場;研究新型光場對原子、分子、電子和人工納微結(jié)構(gòu)等體系的調(diào)控，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象和揭示新物理;并推動光學(xué)在信息、化學(xué)、生命和材料領(lǐng)域的交叉應(yīng)用。

一、科學(xué)目標

探討新型光場的構(gòu)建、傳播、測量與相干控制，提出具有原創(chuàng)性的學(xué)術(shù)思想，形成一些新的物理概念及相關(guān)的光場多維調(diào)控方法，為其在物理、信息處理與通信、材料、化學(xué)與生命等研究及應(yīng)用中提供物理基礎(chǔ);通過光場多維調(diào)控，研究新型光場與物質(zhì)相互作用，發(fā)現(xiàn)一系列新現(xiàn)象與新效應(yīng)，產(chǎn)生若干原始思想，并開發(fā)出相應(yīng)的原創(chuàng)技術(shù)，逐步形成具有國際影響的學(xué)派，進一步提升我國的科學(xué)競爭力和科學(xué)地位，實現(xiàn)從并行到引領(lǐng)的跨越;通過本項目的實施，在光場調(diào)控技術(shù)方面為國家解決相關(guān)的重大需求，為國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展和國家安全等提供基礎(chǔ)性和前瞻性的科學(xué)技術(shù)儲備，造就一支高水平、結(jié)構(gòu)合理的研究隊伍，產(chǎn)生若干具有國際重要影響的領(lǐng)軍人物。

二、核心科學(xué)問題

本重大研究計劃以新型光場多維度調(diào)控物理及應(yīng)用為主線，圍繞新型光場多維度精確構(gòu)建、調(diào)控及表征;調(diào)控新光場與物質(zhì)相互作用的新物理、新效應(yīng)和新應(yīng)用研究關(guān)鍵科學(xué)問題開展研究工作。

三、2021年度重點資助研究方向

(一)培育項目。

圍繞本重大研究計劃的核心科學(xué)問題，2021年度擬對探索性強、選題新穎、前期研究基礎(chǔ)較好的項目開放申請。

(二) 集成項目。

本重大研究計劃2021年度瞄準科學(xué)目標，重點進行項目集成，主要在以下兩個方向進行集成：

(1)超分辨成像及在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用。結(jié)合多種光場調(diào)控機制和信號探測模態(tài)，實現(xiàn)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的交叉應(yīng)用。重點開展寬場結(jié)構(gòu)光激發(fā)下的偏振、位相、光譜等參量的高靈敏遠場超分辨光學(xué)成像新技術(shù)研究，達到寬場大于100微米、空間分辨率優(yōu)于100納米、成像速率高于1000幀/秒。完善高時空分辨、低光毒性、長時程、多模態(tài)融合的集成光學(xué)成像技術(shù)，結(jié)合機器學(xué)習(xí)及人工智能等工具，實現(xiàn)活細胞器動態(tài)演進與相互作用的研究。

(2)基于復(fù)合微納結(jié)構(gòu)及多維光場調(diào)控機制，實現(xiàn)在信息及感知等領(lǐng)域的交叉應(yīng)用。圍繞若干光信息處理應(yīng)用目標，重點開展微納尺度上特定光場的高效產(chǎn)生、調(diào)控、傳輸及探測的新技術(shù)研究，達到立方微米尺度上1Tbit/s、10fJ/bit量級的光場調(diào)控指標。進一步完善復(fù)合微納結(jié)構(gòu)中光與物質(zhì)相互作用的調(diào)控技術(shù)及實驗方案，結(jié)合片上集成、光電融合及芯片互聯(lián)等技術(shù)，實現(xiàn)低能耗高速光調(diào)制、光邏輯及光感知芯片。

四、項目遴選的基本原則

為確保實現(xiàn)總體目標，要求聚焦研究目標，實現(xiàn)重點突破。具體要求如下：

(1)培育項目鼓勵開展前沿領(lǐng)域的探索性研究，優(yōu)先支持具有原創(chuàng)性的光場調(diào)控新概念、新原理和新方法的研究。鼓勵通過新型光場與物質(zhì)相互作用，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象、新物理，開發(fā)相應(yīng)的原創(chuàng)技術(shù)，并有望產(chǎn)生重大應(yīng)用的研究。

(2)集成項目注重強強聯(lián)合，發(fā)揮各自優(yōu)勢，通過合作瞄準本計劃核心科學(xué)問題，要有明確的科學(xué)目標和關(guān)鍵指標，及擬取得的重大突破。鼓勵開展多學(xué)科實質(zhì)性 交叉合作研究，特別是光場調(diào)控物理在信息、化學(xué)、生命和材料領(lǐng)域的交叉應(yīng)用。

五、2021年度資助計劃

對圍繞重大研究計劃核心科學(xué)問題開展研究、探索性強的項目申請以培育項目予以資助，擬資助10項左右，直接費用資助強度約為80萬元/項，資助期限為3年，申請書中研究期限應(yīng)填寫“2022年1月1日至2024年12月31日”。在前期資助項目研究成果基礎(chǔ)上，推動強強聯(lián)合，圍繞核心科學(xué)目標和指標展開聯(lián)合攻關(guān)，擬資助集成項目2項，直接費用的資助強度約為700萬元/項，資助期限為3年，申請書中研究期限應(yīng)填寫“2022年1月1日至2024年12月31日”。

六、申請要求及注意事項

(一)申請條件。

本重大研究計劃項目申請人應(yīng)當具備以下條件：

1. 具有承擔基礎(chǔ)研究課題的經(jīng)歷;

2. 具有高級專業(yè)技術(shù)職務(wù)(職稱)。

在站博士后研究人員、正在攻讀研究生學(xué)位以及無工作單位或者所在單位不是依托單位的人員不得作為申請人進行申請。

(二)限項申請規(guī)定。

執(zhí)行《2021年度國家自然科學(xué)基金項目指南》“申請規(guī)定”中限項申請規(guī)定的相關(guān)要求。

(三)申請注意事項。

申請人和依托單位應(yīng)當認真閱讀并執(zhí)行本項目指南、《2021年度國家自然科學(xué)基金項目指南》和《關(guān)于2021年度國家自然科學(xué)基金項目申請與結(jié)題等有關(guān)事項的通告》中相關(guān)要求。

1. 本重大研究計劃項目實行無紙化申請。申請書提交日期為2021年3月20日-3月25日16時。

(1)申請人應(yīng)當按照科學(xué)基金網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)中重大研究計劃項目的填報說明與撰寫提綱要求在線填寫和提交電子申請書及附件材料。

(2)本重大研究計劃旨在緊密圍繞核心科學(xué)問題，將對多學(xué)科相關(guān)研究進行戰(zhàn)略性的方向引導(dǎo)和優(yōu)勢整合，成為一個項目集群。申請人應(yīng)根據(jù)本重大研究計劃擬解決的具體科學(xué)問題和項目指南公布的擬資助研究方向，自行擬定項目名稱、科學(xué)目標、研究內(nèi)容、技術(shù)路線和相應(yīng)的研究經(jīng)費等。

(3)申請書中的資助類別選擇“重大研究計劃”，亞類說明選擇“培育項目”或“集成項目”，附注說明選擇“新型光場調(diào)控物理及應(yīng)用”，根據(jù)申請的具體研究內(nèi)容選擇相應(yīng)的申請代碼。

培育項目的合作研究單位不得超過2個，集成項目的合作研究單位不得超過4個。

(4)申請人在申請書“立項依據(jù)與研究內(nèi)容”部分，應(yīng)當首先說明申請符合本項目指南中的重點資助研究方向，以及對解決本重大研究計劃核心科學(xué)問題、實現(xiàn)本重大研究計劃科學(xué)目標的貢獻。

如果申請人已經(jīng)承擔與本重大研究計劃相關(guān)的其他科技計劃項目，應(yīng)當在申請書正文的“研究基礎(chǔ)與工作條件”部分論述申請項目與其他相關(guān)項目的區(qū)別與聯(lián)系。

2. 依托單位應(yīng)當按照要求完成依托單位承諾、組織申請以及審核申請材料等工作。在2021年3月25日16時前通過信息系統(tǒng)逐項確認提交本單位電子申請書及附件材料，并于3月26日16時前在線提交本單位項目申請清單。

3. 其他注意事項。

(1) 為實現(xiàn)重大研究計劃總體科學(xué)目標和多學(xué)科集成，獲得資助的項目負責人應(yīng)當承諾遵守相關(guān)數(shù)據(jù)和資料管理與共享的規(guī)定，項目執(zhí)行過程中應(yīng)關(guān)注與本重大研究計劃其他項目之間的相互支撐關(guān)系。

(2) 為加強項目的學(xué)術(shù)交流，促進項目群的形成和多學(xué)科交叉與集成，本重大研究計劃將每年舉辦1次資助項目的年度學(xué)術(shù)交流會，并將不定期地組織相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研討會。獲資助項目負責人有義務(wù)參加本重大研究計劃指導(dǎo)專家組和管理工作組所組織的上述學(xué)術(shù)交流活動。

(四)咨詢方式。

國家自然科學(xué)基金委員會

數(shù)學(xué)物理科學(xué)部 物理科學(xué)一處

聯(lián)系電話：010-62325055