作為代表中國科學技術方面的最高學術和研究中心的中國科學院，材料領域的研究在國內首屈一指，其下面的兩朵金花——同樣坐落于北京的中國科學院物理研究和中國科學院化學研究所，更是材料科學界兩顆閃耀的明星。
據理財周報調查統計，中科院物理研究所一共18個科研機構，包括3個國家重點實驗室，6個院重點實驗室，3個所級實驗室以及6個研究中心，這些實驗室和研究中心基本上都涉及材料相關方面的研究。化學研究所則有14個科研機構，包括3個國家重點實驗室，8個中國科學院重點實驗室，1個中國科學院先進高分子材料創新工程中心，1個所級實驗室和1個分析測試中心。
物理研究所：發現量子反常霍爾效應，有望沖刺諾貝爾獎
從中關村東路的保福寺橋南站穿過中國科學院基礎科學園區，走大概五分鐘的路程，就到達中國科學院物理研究所。研究所里的建筑并不多，以紅白相間的色調為主，加上建筑周圍裝點的園林綠化，里面并沒有想象中的古板和嚴肅。
雖然這是個研究所，它看起來卻像是一個教學與科研相結合的教研基地。
在中科院物理研究所，除了科研人員和技術支撐人員外，很多實驗室或課題組的人員都是來自中國科學院大學（簡稱“國科大”）的研究生和博士生。因為國科大采用“兩段式”的培養模式，所以在校的學生都會經歷在集中教學園區完成為期一年的課程教學，然后進入研究所跟隨導師在科研實踐中開展課題研究并完成學位的過程。而其中，有100多位中國科學院和中國工程院的院士，是從中國科學院大學的歷屆畢業生中出來的。
“在這里的研究生活不會枯燥啊，周圍挺熱鬧的，東門出去是保福寺橋南站，交通便利，西門是融科大廈，里面有搜狐的媒體中心，平時都會在周邊看電影。”一位在中國科學院物理研究所軟物質物理重點實驗室的研究人員告訴記者。
看起來研究所周圍生活的環境很開放，其實要進入研究所的實驗室還是有非常嚴格的要求。“我們進入實驗室都需要用門禁卡，一般人都不能輕易進入。”上述研究人員說道。
事實上，中科院物理研究所里面的每個實驗室跟普通大學里面的實驗室有很大的區別。它不僅是教學中心，也是中國的科技前沿，里面的每一項研究都可能涉及國家的戰略需求。
目前，物理所有超導、磁學、表面物理3個國家重點實驗室，光學物理、先進材料與結構分析、納米物理與器件、極端條件物理、軟物質物理、清潔能源前沿研究6個院重點實驗室，凝聚態理論與材料計算、固態量子信息與計算、微加工實驗室3個所級實驗室，它們與國際量子結構中心、量子模擬科學中心、北京散裂中子源靶站譜儀工程中心、清潔能源中心、超導技術應用中心、功能晶體研究與應用中心等6個研究中心共同構成物理所的研究體系。
“物理所除了理論組外其他或多或少都要涉及到一點材料，超導組、先進材料組、清潔能源組等做材料就更多了，沒有材料研究就無法進行。在物理所超導材料最多，很多實驗室都有涉及到。像我們先進材料實驗室，雖然做的是新材料，但是還是以超導為導向的，目前臨界溫度很低，幾乎無法應用到現實生活中。”一位中國科學院物理研究所先進材料與結構分析實驗室（電子顯微鏡重點實驗室）課題研究A06組研究人員告訴理財周報記者。
上述的超導組其實就是中科院物理研究所里面的3個國家重點實驗室之一，其全稱是超導國家重點實驗室。該實驗室的研究方向主要包括超導材料和超導物理、銅氧化合物高溫超導體以及其他新型超導材料。
實驗室下面設有8個課題組，課題對象包括新型超導體的薄膜制備及物理研究、介觀尺度超導體中的量子現象、新超導材料探索和相關機制研究、超導薄膜材料和器件的物理及應用、超導材料和其它量子材料的光電子能譜研究、通過中子散射研究包括鐵基和銅氧化合物超導體在內的強關聯材料、新奇超導體功能與機制的核磁共振研究以及新材料探索與單晶制備。
據記者了解，超導國家重點實驗室的研究員大都是具有在國外頂級實驗室學習或者工作的經驗。比如，“新型超導體的薄膜制備及物理研究”課題組組長曹立新曾先后在日本東北大學金屬材料研究所、德國馬普固體研究所、歐洲同步輻射中心、美國西北大學材料科學與工程系工作。“通過中子散射研究包括鐵基和銅氧化合物高溫超導體在內的強關聯材料”課題組組長謝鵬程從2001年至今一直是美國橡樹嶺國家實驗室的客座科學家、2008年至今擔任美國田納西大學先進材料聯合研究所杰出物理講座教授。
中科院物理研究所另一個國家重點實驗室——表面物理國家重點實驗室已經聞名于世。該實驗室以物質表面和界面為主要研究對象，使用高精度原子尺度實驗工具，開展的是跟信息科學、納米科學和能源科學有直接聯系的材料制備、物性表征、功能調控等方面的研究。
今年，表面物理實驗室的團隊與清華大學物理系共同研究發現了量子反常霍爾效應，這項研究發現被著名物理學家楊振寧稱為“諾貝爾獎級”的科研成果，該研究團隊的領銜人物是清華大學薛其坤院士。
1999年至2007年薛其坤在中國科學院物理研究所任研究員，1999年至2005年任表面物理國家重點實驗室主任。從1992年讀博士開始，薛其坤就開始從事薄膜生長動力學的系統研究，至今已有20多年的經驗，他因此獲得兩項國家自然科學二等獎。“我們課題組現在用的實驗室就是當時薛其坤院士做研究的時候用過的。”上述軟物質物理研究重點實驗室的研究人員向記者介紹。
而據知情人士透露，薛其坤教授的這一重大研究成果有望沖刺諾貝爾獎。
先進材料與結構分析實驗室是中科院物理研究所的另一個重點材料實驗室，但是該實驗室偏向的主要是電子顯微鏡學理論和實驗方法的研究，以及其在凝聚態物理學、材料學及生命科學中的應用。
“我們最近一直在做新型超導體材料以及較為成熟的超導體材料的結構表征的研究。”上述先進材料與結構分析實驗室課題研究組研究人員向記者透露。
當記者問及中科院物理研究所材料研究所成果產業化的情況，上述研究人員坦言，“說到實際運用，這大概是中國科學院與中國工程院的最大區別了。科學院大部分研究內容離現實應用較遠，完全以科研為導向，工程院以應用為導向，所以我們合作的公司也比較少，所有研究經費都是來自于國家科研基金。”
不過，據記者了解到，中科院物理研究所也有不少公司與研究所實驗室共同合作項目的例子。2011年，中國科學院物理研究所與北京天科合達藍光半導體有限公司的CTO陳小龍等共同發明了一種新型半導體薄膜材料石墨烯在碳化硅基底上外延生長的方法，使用該發明的方法可以制備出大面積、高質量的石墨烯。
此外，中科院物理研究所跟蘇州星恒電源有限公司、IBM、英偉達等公司也有相關的合作。
化學研究所：三個國家重點實驗室
從中國科學院物理研究所出來，穿過中關村三橋，沿著中關村北一街直走，就能到達中國科學院化學院研究所。以兩個研究所為中心向北輻射是清華大學，向西輻射是北京大學，向南輻射是人民大學，向東輻射則是更多像北京航空航天大學這樣技術專業方向更強的高校，包裹在林立的高校當中，兩個研究所的學術與研究地位更加令人心生仰望與敬畏之情。
與中科院物理研究所一樣，中科院化學研究所也是教學研究相結合的模式，很多化學專業拔尖的研究生和博士生都在這里接受著“兩段式”的培養模式。
中科院化學研究所使命之一是成為“建設和完善面向國家重大戰略需求的先進高分子材料基地”，現在主要學科方向為高分子科學、物理化學、有機化學、分析化學，在分子與納米科學前沿、有機高分子材料、化學生物學、能源與綠色化學領域都有研究。
化學研究所的三個國家重點實驗室包括與大連物化所合建的分子反應動力學實驗室、與北京大學合建的分子動態與穩態結構實驗室以及與長春應用化學所合建的高分子物理與化學實驗室。
在材料研究方面，分子反應動力學研究能促進化學學科在催化基礎研究、材料的合成與應用，高分子物理與化學實驗室則關注分子水平到宏觀材料，研究不同狀態下高分子的結構與性能關系以及材料加工、開發、應用中的基本問題。
有機固體重點實驗室則針對的是分子材料的基礎研究、分子材料中重要的物理化學現象和過程研究、分子材料中微尺度效應的研究等。
“有機固體實驗室的高分子材料主要是進行有機合成，在疾病的檢測和癌癥的診斷方面的能起到作用。”中國科學院化學研究所有機固體實驗室一位研究人員告訴記者。癌細胞與材料表面的相互作用是生物界面化學研究的前沿熱點之一，而化學所有機固體實驗室近期也在癌細胞捕獲與釋放研究上取得了系列新進展。
此外，該有機固體實驗室在有機薄膜晶體管的制備、石墨烯可控制備和性能方面的研究也在今年取得了不錯的進展。
工程塑料重點實驗室也是化學所研究材料的重地。這個實驗室除了研究以高分子復合材料和俠義的工程塑料和高分子材料科學之外，還關注納米復合材料、生物醫用高分子材料、環境友好高分子材料和聚烯烴合金新材料的合成與制備。該實驗室在這些領域的基礎研究和產業化實施方面一直居于國內領先地位。
此外，分子納米機構與納米技術實驗室，膠體、界面與化學熱力學實驗室，分子識別與功能實驗室，活體分析化學實驗室，高技術材料實驗室和綠色印刷實驗室都占領了國家相關材料研究的高地。
“納米材料的研究都還是比較基礎的階段，用到實際生活中的還是相對比較少。仿生材料投入市場的成本比較高，現在投產規模比較大的是太陽能電池和鋰離子電池。”上述化學所的研究人員表示。
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