2019 年 12 月 14 日，《麻省理工科技評論》公佈了 2019 年“35 歲以下科技創新 35 人”（Innovators Under 35 China）中國區榜單。在本屆榜單上，雖然缺失了“創業家”的身影，但是我們看到了許多在具有產業化潛能的領域堅持科研使命的獲獎人，也看到更多散佈在海外頂尖學術機構的科學家們，用自身不改初心的堅持努力，取得了世界級標竿成就的科研成果，其中有超過半數以上的獲獎者，都取得了世界級的突破性研究成果與發現。我們將陸續發出對 35 位獲獎者的獨家專訪，介紹他們的科技創新成果與經驗，以及他們對科技趨勢的理解與判斷。
關於 Innovators Under 35 China 榜單
自 1999 年起，《麻省理工科技評論》每年都會推出“35 歲以下科技創新 35 人”榜單，旨在於全球範圍內評選出被認為最有才華、最具創新精神，以及最有可能改變世界的 35 位年輕技術創新者或企業家，共分為發明家、創業家、遠見者、人文關懷者及先鋒者五類。2017 年，該榜單正式推出中國區評選，遴選中國籍的青年科技創新者。新一屆 2020 年度榜單正在徵集提名與報名，截止時間 2020 年 6 月 30 日。詳情請見文末。
張旭
遠見者
張旭憑藉其在微納電子器件領域取得的一系列成果，榮膺 2019 年《麻省理工科技評論》“35 歲以下科技創新 35 人”中國區得主。
獲獎時年齡：32 歲
獲獎時職位：卡內基梅隆大學電子工程與計算機系助理教授
獲獎理由：他設計製造出僅為原子級厚度的高頻集成電路，為“後摩爾時代”超越傳統硅基芯片探索新的可能性。
“我從小對物理有濃厚的興趣，本科在中國科學技術大學物理系學習。當時想法比較簡單，純粹就是對物理感興趣，” 張旭在接受採訪時回憶道。
中科大安靜的校園氛圍為張旭提供瞭如魚得水的學習環境，走在心之所向的道路上也讓他充分享受其中。在恩師曾長淦教授的啟發下，他對原子級二維半導體領域產生了興趣，並且逐漸意識到相關科研成果有望拓展和顛覆現有的硅基半導體產業。
在本科畢業後，張旭前往麻省理工學院（MIT）攻讀博士學位，師從 Mildred Dresselhaus 教授和 Tomas Palacios 教授。Dresselhaus 教授是物理學界泰斗級科學家，享有“碳科學女王”的美譽。在 MIT 濃厚的鼓勵創新的文化薰陶中，隨著科研水平的日益精進，張旭逐漸樹立了以“發展有價值的技術”來推動社會進步的目標。
張旭的科研工作專注於探索擁有原子級厚度的“類石墨烯”二維晶體材料，挖掘其優異的半導體屬性，為“後摩爾時代”的芯片產業探索新的機遇。
在過去的60年裡，半導體和芯片產業主要圍繞三維的硅基材料展開，其發展規律基本符合“摩爾定律”的預言。
然而，隨著晶體管尺寸不斷逼近物理極限，芯片小型化的進程已然放慢，其縱向尺寸很難再有突破性的縮減，而且納米級晶體管還會面臨漏電和“量子隧穿效應”的影響。這意味著，整個半導體行業急需在“後摩爾時代”找到新的發展方向。
張旭從事的二維半導體研究就是一個重要的科研思路。他和團隊成功設計製造出原子級厚度的的基於二維半導體的高頻集成電路單元，為顛覆傳統硅基芯片設計找到了新的突破口。
“作為一種剛剛嶄露頭角的前沿材料，目前對於其諸多物理屬性的認知還有大量空白，”張旭解釋道，“因此我對石墨烯等二維晶體的表面功能化和譜學分析領域進行了深入研究。”
他利用電子迴旋共振等離子體技術，發展出一種針對二維材料的非侵入式表面功能化方法。該方法在提高載流子濃度的同時，打破了高載流子濃度石墨烯的電子遷移率記錄（1500 cm2/vs），同時可以保持 sp2 軌道雜化的完整性。
基於此，他還首次揭示出諸多二維材料表面成鍵不同於三維材料的特性，在基礎科學和應用領域均帶來了突破性的創新成果。
近年來，張旭另一個代表性科研成果是高頻柔性整流天線技術。隨著物聯網時代的來臨，如何為數以百億級的物聯網傳感器隨時隨地提供能源解決方案是一個嚴峻的挑戰。科學家一直在尋找一種能量採集器，從 Wi-Fi 和移動通訊等高頻電磁波獲取能量，但受限於器件構型和寄生電容等問題一直進展緩慢。
為了解決這一難題，張旭首次提出了基於二維半導體（二硫化鉬）的“原子級相變異質結”。全新的器件構型顛覆了傳統縱向構型，可以同時大幅降低寄生電容和阻抗，並且刷新了系統集成的柔性整流天線截止頻率的最高紀錄，成功覆蓋了 Wi-Fi、藍牙和包括 5G 在內的移動通訊波段。
在最新實驗中，該技術可以從涵蓋 Wi-Fi 頻率波段的電磁波中收集能量，在零外電壓的條件下成功點亮負載 LED，實現了無需電池的無線高頻充電。
這一突破性技術有望將 Wi-Fi 等網絡基礎設施升級轉化為潛在的能量熱點，為物聯網電子設備提供能源解決方案，在可穿戴設備、柔性電子學和物聯網等領域擁有巨大的應用潛力。
對於顛覆性技術的重視，也決定了張旭未來科研的方向。他在 2019 年 8 月入職卡內基梅隆大學（CMU）電子工程與計算機系擔任助理教授、博士生導師，繼續專注於二維半導體和柔性整流天線等技術，結合超低功耗智能芯片和高頻無線能量採集技術，實現完全不需要電池的分佈式傳感器，希望在未來幾年內產業化。
談到中國的半導體產業，張旭認為，“半導體領域正處於一個重要的變革期，很多想法都是新的。從移動互聯網到物聯網的升級過程中，半導體產業將發揮關鍵作用，也蘊含著巨大的機會。”
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