1、宇宙演化中的关键核物理问题

负责人： 谷畑勇夫

主要成员：耿立升、渡边宽，庞丹阳，宋春艳，张高龙，寺嶋知，张时声

研究内容：

基于第一原理的核子（强子）结构、反应理论，基于微观核力的原子核结构、反应理论和基于微观核力和复杂数值模拟的中子星结构、演化理论；基于中国、德国、日本的大科学装置，产生并研究极端丰中子（或丰质子）的原子核性质，研究三体力、张量力等对（特别是不稳定）原子核性质的影响。

2、先进核能系统中的物理问题与材料设计

负责人： 吕广宏

主要成员：朱开贵、竺礼华、张颖、舒小林、金硕、周洪波、袁悦

研究内容：

针对先进核能系统的物理问题与高性能材料设计开展系统研究。先进核能系统包括聚变反应堆、第四代裂变反应堆、空天核动力等。聚变反应堆主要开展聚变等离子体与壁材料相互作用、聚变面对等离子体材料氢氦行为、未来聚变堆中关键材料制备和性能研究等。第四代裂变反应堆主要开展第四代反应堆关键材料力学性能的研究。航天核动力方面主要开展新型同位素核电池、同质异能素核能等方面的研究。同时开展聚变堆中核反应相关科学问题的研究。

3、纳米光学与超显微术

负责人： 商广义

主要成员：姚骏恩，钱建强，徐则达，李文萍，蔡微

研究内容：

本方向强调理工结合，在开展近场光学、电子光学和扫描探针成像理论研究基础上，自主研制超显微设备是本方向的主要特色和优势。近年来主持和完成国家支撑计划重大项目、科技部973、863课题、国家自然基金科学仪器基础研究专项以及国家自然科学基金面上项目等与超显微术密切相关的课题十余项，经费总额超过2800万元。在近场距离测控、原子力显微高速或高次谐波成像以及场发射枪透射电镜关键技术等方面取得显著进展和创新性成果，在国内处于先进水平。

纳米科技（包括纳米物理、纳米光学、纳米电子学等）是未来信息化和工业化的重要基础，已成为提升国家核心竞争力的重要科技之一，并列入《国家中长期科学和技术发展规划纲要》。本方向“纳米光学与超显微术”的研究内容与《纲要》中列入的“物质组成、功能和结构信息获取新分析及表征技术”、“纳米尺度表征与度量学”以及“加强科学仪器设备及检测技术的自主研究开发”等条目一致。将重点开展近场光学成像理论研究，通过利用时域有限差分方法进行数值计算模拟，设计发展新探针，提高探针光能耦合效率或针尖场增强效应，获得高分辨图像。设计新的电子光学系统，发展电镜关键技术。解决纳米材料/纳米器件的微结构、缺陷和性质等信息的高分辨、高速实时、多种性质同时获取和处理等关键问题，力争在超分辨光学成像、多模式原子力显微观测、场发射枪电镜研制以及应用探索等方面取得突破。

4、基本粒子及其相互作用物理

负责人： 沈成平

主要成员：张玉洁、陈华星、王文玲

研究内容：

本方向针对基本粒子及其相互作用开展系统研究。实验方面利用国际大规模合作装置Belle和BESIII寻找新强子态并且精确测量新强子态的性质，同时积极参加BelleII、希格斯工厂的软硬件建设；理论方面通过微扰量子色动力学、格点量子色动力学、有效理论等理论工具研究新强子态、希格斯粒子的性质。

5、太阳能全光谱利用中的关键物理问题

负责人： 王聪

主要成员：张俊英、刁训刚、郝维昌、王文文、王玫、孙莹、高红、

董国波、熊常健

研究内容：

通过开展高效、低成本、全光谱太阳能转换与综合利用技术研究，解决太阳能领域的关键科学问题和核心技术难题。具体内容包括：基于光谱选择性机理，重点开展聚焦太阳能热发电关键材料技术、以及空间太阳能热、电利用技术的研究。太阳能光化学能转换技术研究，太阳能光催化制氢以及环境净化技术的研究，建立宽频谱太阳能制氢综合实验系统;进行高效光催化纳米材料的设计、能带计算与调控、微观形貌调控、物理机制等的研究；新型全固态电致变色薄膜与器件研究：重点研究离子导体薄膜的制备及离子输运特性；电致变色薄膜材料的制备和变色特性，面向多种变色效果的新材料研究；全固态电致变色器件的制备及特性研究，研究器件的光谱选择性吸收、透射、反射等光学特性，红外发射率变化特性，以及整体器件的颜色变化特性等。

6、软物质物理及其应用

负责人： 土井正男

主要成员：陈勇、满兴坤、柳飞

其他成员：张俊英

研究内容：

对软物质动力学的研究有着广泛的应用价值，比如对高分子浸润过程物理的研究，包括浸润、接触线动力学、脱水机理等等，将有利于提高喷墨打印机的效率；对生物膜和囊泡结构变化、透膜输运机制的研究，将有利于提高合成人工细胞的技术；另外对水凝胶的研究将会在医学和组织工程中有实际的应用价值。团队拟就以上方向进行理论和实验研究。

提高电池的效率以及降低电池对环境的污染一直是一个重要的科学问题。由聚电解质和中性高分子组成的嵌段共聚物能自组装成各种不同的纳米结构，能够极大提高聚电解质的电子传输率。与传统的离子液体电池介质材料相比，该材料可以有效防止泄漏、有利于环保，是电池介质的新型材料。嵌段共聚物薄膜能自组装成各种周期20nm左右的微结构，传统的微电子器件制造的光刻技术很难达到22nm以下，因此嵌段共聚物的自组装被视为下一代生产微电子器件（特别是CPU）的主要方法。目前Intel等已经在这方面做了很多实验研究。团队拟通过此方向的研究，为高分子电池以及微电子器件的设计和制作提出创新思路。