1.项目介绍

当前新物质创制面临极限时空尺度表征的技术瓶颈，限制了人们对反应极短时间尺度和极小空间尺度的变化和机制的观察能力，进而阻碍了物质创制向更高精度的发展，使得当前物质创制范式存在研发周期长、效率低、资源浪费严重等问题，难以满足高端科学研究和实际产业需求。为了突破这一难题，亟需深度融合光学工程、化学、材料科学与工程、计算机与人工智能等多学科研究前沿，以实现电子运动层次的实时观测、打通从分子设计到实验执行的智能化链路、建立高效可靠的实验数据反馈闭环。因此，本项目聚焦时空耦合物性表征光电技术，构建“理性设计-可控制备-功能预测”全链条的智能创制新体系：开发极紫外光源与阿秒电子脉冲技术，阿秒-亚纳米尺度实现化学反应中电子运动的原位观测；构建物质创制大模型，实现分子设计到合成划的智能自主化；在有机光电材料、有机正极材料和EUV光刻胶三大方向开展闭环迭代验证。项目将产出一批顶级期刊原创论文，并构建核心专利群，形成国际领先的研究平台建设方案，解决国家在关键材料领域的重大战略需求。在这个过程中，项目将践行“以重大项目为牵引”的跨学科导师组负责制，打破传统学科壁垒，融通光学工程、化学、材料、计算机与人工智能多学科力量，培育一批不仅具备扎实的专业基础，更掌握极限表征技术、AI4Science（科学能）前沿算法、自动化机器人操作等尖端技能的下一代科研领军人才。

2.项目负责人及团队骨干

  刘伟伟，教育部特聘教授，天津市杰出人才，南开大学电子信息与光学工程学院院长。研究方向为超快光学及应用技术。主持国家重点研发计划等国家和省部级项目30多项。发表200多篇学术论文，引用超过12000次，多次被遴选为封面文章、年度亮点论文等，并入选中国光学十大进展；授权发明专利20多项。以第一完成人获中国光学学会光学科技一等奖、天津市自然科学一等奖、天津市科技进步一等奖、天津市专利金奖等。获宝钢优秀教师奖、王大珩光学奖中青年科技人员奖、全国最美科技工作者推荐人物等荣誉。

  张磊，南开大学电子信息与光学工程学院教授，现代光学研究所所长。研究方向为先进光刻材料。发表第一/通讯作者学术论文120余篇，申请/授权国内外发明专利20余项，主持国家自然科学基金委重大研究计划集成、优青等国家和省部级科研项目10余项。曾入选天津市领军人才、天津市青年科技人才等；兼任中国化学会电子信息化学品专委会委员、中国光学学会微纳光学专委会委员，《中国激光》《中国科学：化学》《Polyoxometalates》等期刊（青年）编委。

  张金，南开大学教授，博导。实验室设备处副处长。从事人工智能、认知科学与脑计算、物联网与云计算等方面研究。获评教育部-华为“智能基座”优秀教师，宝钢优秀教师奖等。主持多项国家级纵向课题，以及海油、电网，兵器等大型央国企等国内外产业合作项目。获省部级科技进步一、二等奖6次。培养博士生、硕士生数十人。

  王小野，南开大学杰出教授（二级教授）、博士生导师、课题组组长（PI），国家级高层次人才。长期从事有机光电功能分子的设计合成及器件应用研究，在化学、材料、电子、信息等学科交叉方向具有多年的研究积累，培养博士后1名，博士7名，硕士6名。主持国家级人才项目2项，承担（含参与）其他纵向与企业合作项目10余项。已发表论文120余篇，被引用9000余次，H因子45。获中国化学会青年化学奖、中国化学会菁青化学新锐奖及中国化学会朱道本有机固体青年创新奖等奖励与荣誉，入选Sci. China Chem.及J. Mater. Chem. C 新锐科学家。

  谢伟伟，南开大学副研究员、博士生导师，于2021年加入南开大学化学学院陈军院士团队。长期致力于多尺度理论计算模拟与人工智能的跨学科交叉融合，专注于高性能锂离子电池关键材料的理性设计。迄今以第一/通讯作者在J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.等国际权威期刊发表论文30余篇；主持国家自然科学基金青年项目、重大研究计划培育项目及省部级课题等5项。

  程洁嵘，女，南开大学电子信息与光学工程学院教授，现代光学研究所副所长。主要研究领域为太赫兹功能器件与光谱成像应用。以第一或通讯作者在Nano Letters、Laser & Photonics Reviews、Photonics Research等高水平期刊发表学术论文50余篇，授权国家发明专利5项，出版学术专著1部，作为骨干两次获得天津市自然科学二等奖。主持国家自然科学基金青年(B类)、重点、面上等项目，并参与科技部重点研发计划等国家级重大项目。

  赵星，教授，博士生导师。面向智能感知和光电检测应用，从事光电成像技术、光学系统设计和光学信息处理技术领域的教学科研工作。先后承担国家自然科学基金面上项目、天津市自然科学基金重点项目、中科院国防科技创新重点课题等多项国家和省部级项目，参与科技部973计划子课题、重点研发计划、载人航天有效载荷、国产工业软件研制等重大项目。承担多项企业委托研发课题，获得发明专利授权十余项，在国内外高水平期刊发表文章近百篇。获2019年度和2021年度天津市科技进步一等奖，2021年度中国光学科技奖应用成果类一等奖，2024年度天津市科技进步二等奖。

  付学文，南开大学物理科学学院教授，凝聚态与材料物理系主任。从事超快电子显微学与低维功能材料非平衡态微观动力学研究。研制了全球首套超快扫描电镜与超快阴极荧光联合系统、全射频超快透射电镜等原创科学仪器，率先发展了原位液相超快电镜、双色近场光学超快电镜等前沿技术。以第一/通讯作者在Science、Nat. Nanotech.、Nat. Phys.、PRL、Sci. Adv.、Nat. Commun.等期刊发表论文60余篇，获授权发明专利9项。入选国家“四青”人才、天津市杰青，主持国家重点研发计划青年项目、国家基金委重大科研仪器研制项目等。入选美国R&D100科技发明奖、强国青年科学家提名等。

  刘锦程，南开大学材料科学与工程学院特聘研究员，主要从事理论计算催化、机器学习势函数、分子动力学模拟、第一性原理计算及电化学界面恒电势方法研究。主持国家自然科学基金青年科学基金B类、C类及天津市青年科技人才计划等项目。近年来在 JACS、Sci. Adv.、ACS Catal.、Nat. Commun.、Angew. Chem. 等期刊发表系列代表性成果，发展机器学习势函数与动态催化模拟方法，揭示单原子/团簇催化剂结构演化与反应机制。具备化学、材料、物理与人工智能交叉研究积累，指导博士后和研究生获得基金及创新计划资助。

  齐鹏飞，副教授，南开大学百名青年学科带头人。研究方向为超快光学及应用技术。主持国家重点研发计划青年科学家项目、国家自然科学基金面上及青年项目等。以第一/通讯作者在Light、eLight、ACS Nano等期刊发表论文40余篇，成果被eLight、Small等遴选为封面文章，受到Light专文亮点报道。荣获中国仪器仪表学会金国藩青年学子奖、天津市科技进步一等奖、南开大学青年五四奖章等荣誉。

  符家瑞，男，理学博士，现任东京大学理学系研究科特任助理教授。主要从事电子束诱导化学反应、原位/低剂量电子显微学及功能有机–无机杂化材料研究。曾获JSPS DC2，JSPS PD特别研究员、JST SPRING GX等科研资助，并作为第一完成人/主要完成人开展相关研究。代表性成果包括以第一作者/主要作者在Science发表论文2篇，揭示电子束驱动的晶体构型无序化及金刚石纳米化转变机制。具有杂化材料合成与应用、物理化学及电子显微学交叉研究积累。2026年2月起任教职，参与研究生及交换生科研指导。

  王美玉，副研究员，研究方向为：芯片封装及系统集成。参与国家“863计划1项，主持国家自然科学基金、广东省自然科学基金、企业合作等项目10余项，主持项目经费600余万元；获得IEEE学会、中国电工技术学会、中国电源学会等科技奖励一等奖5项，以第一/通讯作者在IEEE Trans. Power Electronics等期刊发表论文30余篇，申请中国发明专利10余项（授权8项），培养研究生7人。

3. 项目拟推进的多学科交叉研究方向

（1） 极限时空尺度物性表征技术

利用高次谐波产生2-50纳米极紫外光源，结合阿秒电子脉冲技术，构建光电关联多模态成像平台，通过主动锁相将时序抖动控制在阿秒量级，结合第一性原理计算与反演重构算法，在阿秒-亚纳米尺度上定量解析化学反应中电子云密度演化、分子轨道占据态变化及电荷转移路径，为揭示化学键断裂与形成机制提供直接实验手段。

（2）跨尺度计算融合人工智能技术

构建包含分子结构与反应规则的标准化知识库，开发空间等变性图神经网络实现分子构型精确表征，基于大语言模型构建反应知识图谱并实现合成路径自动生成，建立从自然语言方案到自动化设备指令的智能转换体系，形成“设计-预测-规划-指令生成”的完整智能化链路，推动研发范式从经验驱动向数据驱动转变。

（3） 示范性功能新物质智能创制

在有机光电材料方向，通过超快光谱揭示电子-声子耦合机制，开发物理信息嵌入的生成式AI模型实现窄谱带发光材料定向创制。在有机正极材料方向，构建材料基因数据库与机器学习模型阐明构效关系，筛选高比能高稳定性材料。在EUV光刻胶方向，明晰MOR材料反应机制，精准创制亚10纳米分辨率的系列光刻胶。最终，为我国高端显示、新能源电池和先进芯片制造提供关键材料支撑。

4. 项目制研究生招生专业背景要求

本项目欢迎来自光学工程、物理学、化学、材料科学与工程、计算机科学与技术及人工智能等相关学科背景的学生申请。申请者需具备跨学科学习能力与团队协作精神，博士研究生应具备独立开展研究工作的潜质，硕士研究生应展现出扎实的专业基础和良好的科研素养。项目实行双导师制与导师小组集体指导，研究生需参与轮岗实践，深度融入多学科攻关团队。光学工程与物理学方向的学生应具备扎实的光学、电磁学或量子力学基础，熟悉超快激光技术或电子显微技术者优先。化学方向的学生应具备良好的有机化学、物理化学或高分子化学基础，熟悉材料合成与表征技术，对计算化学或机器学习有所了解者优先。材料科学与工程方向的学生应具备材料物理、材料化学或功能材料相关基础，熟悉材料制备与性能测试方法。计算机科学与技术及人工智能方向的学生应具备扎实的编程能力和机器学习理论基础，熟悉深度学习框架，对科学计算或化学信息学有所了解者优先。

5. 项目组联系方式

联系人：张磊

电子邮箱：zhanglei3915@nankai.edu.cn