基础科学中心有多么前沿? 看看东南大学的“信息超材料”即知!

一年一度的国家自然科学基金基础科学中心考察正在进行之中，不断传来好消息，燕山大学、吉林大学、北京大学、东南大学、华东理工大学等校的项目通过考察，即将得到批准而进入实施阶段。

那么，动辄投资几千万、一亿多的基础科学中心所研究的课题到底有多么前沿呢？可以看一看东南大学的“信息超材料”基础科学中心。

东南大学首个基础科学中心项目——“信息超材料”，经过基金委严格的评审程序，顺利通过专家评审和现场考察。这意味即将得到正式批准并进入实施阶段。

基础科学中心项目是国家自然科学基金委员会最重要的项目类型之一，承担着在高原上起高峰、在国际上从跟跑到并跑到领跑的任务。“信息超材料”基础科学中心的目标是，开拓具有世界一流影响力的新兴研究领域，打造世界一流的前沿交叉创新研究团队，取得世界一流水平的原创性科研成果，最终成为世界引领性的前沿科学研究中心。

从以上表述看，世界引领性的前沿研究中心体现在“三个一流”之上：一流影响力，一流研究团队，一流科研成果。那么，这“三个一流”又将如何体现，能否实现呢？看一看东南大学这个项目的发展过程就知道了。其实，这并不是“吹牛”，也不是不谦虚，还不是坐而论道，而是有了相当坚实的基础，实际上已经处于材料科学的前沿，抢占了国际研究水平制高点的先机。

在2021年度“中国高等学校十大科技进展”榜单上，东南大学崔铁军院士领衔的“信息超材料与系统”研究项目成功入选。看一看这个标题——信息超材料。外行人根本不知道这是什么，不过了解一下，也能清楚此材料到底是什么，东南大学的研究水平又处于什么状态。

人们听说过的超导体（即超导材料）特别神奇，在某一温度下居然电阻为零，同时还完全抗磁。凭着超导体的“电阻为零”特性，可以制造超导计算机、超导天线、超导微波器件等。利用超导体的“完全抗磁”特性，可以建造磁悬浮列车和热核聚变反应堆等。热核聚变反应堆老百姓不知道，但磁悬浮列车已是现实存在。

那么，信息超材料又有哪些神奇功能呢？据研究者介绍，信息超材料可以实现对电磁场与波的灵活调控，这是近二十年物理和信息领域国际研究的前沿和热点，相关成果四次入选Science所评选的年度“十大科技突破”和本世纪前十年的“十大科技突破”，被列为“六大颠覆性基础研究领域”之首。从中即知这有多么前沿。

在这么一个前沿研究领域，东南大学又掌握了哪些独门绝技？其实，超材料早就被发现，只是一旦制备，其功能就被固定，不能实时调控电磁波，也难以和信息技术有效结合。东南大学崔铁军院士团队于2014年（已是8年前）首次提出“数字编码与可编程超材料/超表面”概念，使超材料由“静态”变“动态”、从“模拟”变“数字”，从而实现在电磁空间上进行信息的传输、操控与处理，超材料也就升级为信息超材料。别看只是加了“信息”二字，功能却有着天差地别之大。

2018年，该团队又提出了“时空编码数字超表面”概念，可以同时在空间域和频率域进行电磁调控和信息处理，拓展了信息超表面的应用范围。这就是说，该团队的研究又在2014年基础上前进一步。在空间域和频率域进行电磁调控和信息处理，也就是将信息直接加载到电磁波的空间谱和频率谱特征上，实现了空分复用和频分复用的无线通信新体制。这种表述过于专业，但可以理解为这种操作方式，原来做不到，而现在做到了。

崔铁军院士团队的研究成果，不仅颠覆了传统通信、雷达等领域的设计理念和功能，而且还完成了首次现网测试，完成了理论成果到实际应用的完美对接，显然具有开创性、引领性，也因此参加了国家“十三五”科技创新成就展。

目前正处于第五代移动通信技术（5G）快速发展的时代，6G的研究也开始萌芽，未来无线通信对射频链路和大规模天线阵列提出了较高的性能要求，在成本、性能、功耗、集成度等方面面临诸多挑战。崔铁军院士团队的研究成果正好具有成本低廉和结构简单的优势，可以省去传统技术中的天线阵列、混频器、滤波器等射频部件，在未来无线通信和雷达系统中具有广阔的应用前景，显然抢占了控制最高点的先机。