天津理工大学功能晶体研究院副院长徐永宽展示晶体实验设备。
记者 张立 摄 种植粮食并非新鲜事，不过培育水晶又怎会常见？
在天津理工大学功能晶体研究院内，人们进入由吴以成院士牵头，联合山东大学晶体材料研究所、中国工程物理研究院激光聚变研究中心等机构共建的“晶体材料全国重点实验室”，缤纷多彩、闪耀着亮丽光泽的功能晶体格外引人注目。支撑国家重大项目及未来产业的关键材料，正是从这里开始，从原子层级逐步“培育”，一丝一丝被“栽培”成型。
“这些设备我们私下里叫作‘炼丹炉’，如今里面温度已超过2000摄氏度，温度控制精度能够到达±0.1摄氏度。”副院长徐永宽借助设备外的电子屏幕，专注观察炉底一枚微小籽晶的缓慢旋转。他和团队成员每天都要反复巡查几次，监测温度、分析数据、排除异常，尽管晶体每日仅生长5毫米，用肉眼几乎观察不到显著变化。
“单靠眼睛观察不够，炉内温度高、完全封闭，如同一个‘黑匣子’。”徐永宽提及，他们为这个“黑匣子”配置了“透视眼”——借助计算机模拟再现晶体生长全历程，使物理机制变得“清晰可见”；建立“虚拟实验室”，让原本难以控制的缺陷变得“精确可调”。
“看看这个晶体，品质相当不错！”徐永宽指着实验台上一根刚出炉的翠绿“大萝卜”对记者说，这种大尺寸激光晶体，至少经历了两个多月的生长周期，主要应用于大尺寸叠片激光器、医用手术用器以及国家重大工程项目。” 不过，令徐永宽最为骄傲的，还是团队在磷化铟和碳化硅等半导体晶体制备技术上的突破。
磷化铟晶体作为高速光模块的核心芯片衬底，直接关联到AI（人工智能）数据中心和5G/6G通信的传输速度；碳化硅晶体则是光波导用AR（增强现实）眼镜和AI芯片先进封装的关键原料。
“尽管这两种晶体材料已经实现商业用途，但目前生产效能与成品率都不高，生产成本居高不下，难以满足产业高速增长的需求。”徐永宽指出，经过数年攻关，团队已经研发出一种全新的晶体生长技法，能使磷化铟的成品率从当前行业的10%提升至50%以上。
在多国、天津市科研基金的支援以及产学研合作资金的资助下，团队在半导体单晶材料领域取得阶段性核心进展，已经完成大尺寸光学级碳化硅单晶和新型VB法（坩埚下降法）磷化铟单晶的实验室小规模试验，即将落地转化于学校与滨海高新区共建的“功能晶体材料成果产业化基地”。
从实验室走向产业发展，天津理工大学的科技创新布局，远不止这些。
在天津理工大学海洋能源学院某处走廊，陈列着该学院学生设计制作的海上综合能源岛模型。“岛”上，设有能于海上利用风力发电的“大风车”、能捕捉波浪能的发电装置、随着波浪摇摆的海上光伏板，以及智能化管理的系泊调节系统。
“这是学生们创新创业的实践，也是学校依靠科技创新培育海洋新质生产力的生动体现。”海洋能源学院党委书记姚烨介绍，学校正组织协调天津、海南、深圳等地区的海上综合能源岛规划研究与示范项目，推进从理论研究、关键技术攻关到工程示范和产业转化，计划在“十五五”期间将技术路线变为现实。
海洋能源学院院长高喜峰解释，海上综合能源岛融合风能、光能、波浪能、潮流能，能够实现全天候绿色电力生产；通过多能智慧微网和氢氨醇油转化技术，将绿电转化为零碳燃料，可作远洋航运的燃料站；同时深度结合智能计算中心，叠加渔、牧、旅多元化产业生态，形成“能源—数据—绿电化工—交通”全产业链循环。
创新不止，报效国家。近年来，天津理工大学聚焦人才培育和科技成果转化，实行现代科技与思政教育深度结合，实现了从知识传授到价值培育的跨越。校长陈胜勇强调，学校将持续强化“政产学研用”合作创新，使科研攻关与立德树人同频并进，培养更多跨学科复合型人才。
