功能导向晶态材料的结构设计和可控制备

　　本重大研究计划以国家需求和材料的功能为导向，重点探讨晶态材料结构、组成和性质关系，提出新材料探索的新机制和新模型；根据对材料功能的需求来设计和调控材料结构，可控制备一批具有特定功能的新型晶态材料，建立自主创新的材料研究新理论、制备新技术和材料新体系，开辟一个知识创新和技术创新的重要源头；发现晶态材料的光、电、磁及其复合性能与空间结构和电子结构之间的内在关系规律，揭示决定晶态材料宏观功能的结构基元及其在空间上的集成方式，为实现功能导向晶态材料的设计和制备提供理论基础。此外，实际应用对光电转换材料、非线性光学晶体材料、激光和荧光晶体材料、铁电和微波介电材料等都提出了许多新要求。本重大研究计划在执行期间提出三个主要科学问题：①晶态材料功能和物性的关键结构基元的确定；②材料功能、物性及其微观结构的关系与规律；③基于功能基元晶态材料的设计和制备可控性。主要开展了晶态材料功能特点及结构基元关系，功能基元间的协同及构效规律，晶态材料的计算、模拟与功能优化，晶态材料的设计、合成与可控制备新方法，晶态材料微结构的分析与表征新方法，晶态材料的功能及应用这六方面的研究工作。在以下三方面取得了重要突破：①发展功能基元理论，指导具有光、电、磁及其复合功能晶态材料的研制，形成物理、化学与材料科学交叉的新学科生长点；②基于功能基元理论，建立与发展晶态材料的可控合成及组装、功能基元的探测与表征、材料性能的模拟与预测等研究方法；③获得一批具有国际影响，且对相关技术及产业具有引领作用的晶态材料，特别是在激光晶体和非线性光学晶体材料方面获得的系列高性能材料体系，进一步提升了我国晶态材料研究的原创能力。本重大研究计划从功能基元出发，在功能导向晶态材料的结构设计和可控制备领域取得了重大进展并实现跨越式发展，在磁性分子材料、铁电分子材料、功能分子金属有机框架（MOF）材料、非线性光学晶体材料领域带领国际研究方向，在晶态透明陶瓷激光材料、能量转换材料、新型Fe基超导体材料和仿生晶态材料等领域取得了长足的进展；发展单原子可极化轨道新型非线性光学理论，在国际上率先发现一批新型深紫外非线性光学晶体材料。

　　功能导向晶态材料的结构设计和可控制备项目组指导专家组长为洪茂椿院士。洪茂椿为中科院福建物构所学术委员会副主任、所长，黑龙江大学功能无机材料化学教y部重点实验室学术委员会副主任。2003年当选为中科院院士。