2019年11月19日，美国能源部（DOE）宣布将在2020财年拨款4000万美元，开展能源前沿研究中心（EFRC）第四轮资助，持续支持部分现有EFRC同时停止其他EFRC的资助，并新成立若干EFRC，推进能源相关的前沿科学研究^[1]，包括材料科学、电化学和光化学、地球科学、量子信息科学等。本次资助主要聚焦四大主题领域，包括：聚合物材料的化学循环利用、微电子学基础研究、下一代量子系统基础研究和核废料环境管理基础研究。

　　一、聚合物材料的化学循环利用

　　1、掌握聚合物解构、重构和功能化的机制，实现将废旧聚合物（如塑料）高效转化为燃料或高价值化学品。

　　2、众多塑料制品由多种聚合物制成，含有添加剂（如颜料和稳定剂）、填料和残留物，需要研究混合塑料高效分离、回收再利用技术。

　　3、开发新型的下一代塑料材料，使其具有自我降解为单体结构的特性，实现材料低成本高效回收再利用。

　　4、开发全新的原位表征方法和建模工具，探索研究聚合物大分子转化机制，实现对其转换机制的控制，为聚合物的循环再利用奠定理论基础。

　　二、微电子学基础研究

　　1、重新理解和定义由应用、算法和软件驱动的材料、设备和体系结构研究需求。

　　2、内存和数据存储技术创新，探索新型材料和物理方法，克服当下数据存储在成本、密度和速度之间的取舍问题；探索新的体系结构，以实现计算与数据存储的三维集成。

　　3、开发新型互连技术（如光互联），通过利用新的物理现象和新材料以及界面设计，减少信息传送信号损失和串扰影响，增加信息带宽和传输距离。

　　4、利用新的物理现象和规律，构建全新的非冯？诺依曼架构计算机平台（如量子计算）。

　　5、研究超宽带隙（UWBG）半导体材料，以及匹配超宽带隙半导体电路的电感和电容介质，应用于电网设施，实现电网改造升级。

　　三、下一代量子系统基础研究

　　1、开展多体量子系统的动力学和量子纠缠研究，助力高效量子信息传递技术开发。

　　2、利用量子效应，根据相应量子算法设计开发量子传感器，应用于量子控制过程中的测量。

　　四、核废料环境管理基础研究

　　1、深入研究远离平衡态的异常核反应和异常能量输出现象，探索解决方法，减少核废料产生。

　　2、深入研究核废料回收和处理过程中涉及到的一系列界面物理/化学反应，提高回收和处理效率。

　　3、开发新型高效低成本核废料分离回收技术。

　　4、研究极端环境下材料性能衰退机制。

　　美国能源部于2009年建立了能源前沿研究中心这一机制，依托大学、国家实验室等建立大量的小型研究中心，汇集了跨领域（不同学科）、跨机构（大学、国家实验室、非营利研究组织）的研究人员和资源，联合开展能源基础前沿研究。第一轮（2009～2014年）资助的EFRC有46个，第二轮（2014～2018年）资助的有36个，第三轮（2018～2022年）资助的有42个，每个中心每年资助经费为200万～400万美元，持续4年，到期后根据研究绩效与未来计划决定是否继续资助。

　　（郭楷模 刘文浩）