2021未來科學大獎包括“生命科學獎”、“物質科學獎”和“數學與計算機科學獎”三個獎項。袁國勇、裴偉士憑借他們發現了冠狀病毒（SARS-CoV-1）為導致2003年全球重癥急性呼吸綜合征（SARS）病原，以及由動物到人的傳染鏈，為人類應對MERS和COVID-19冠狀病毒引起的傳染病產生了重大影響的貢獻摘得“生命科學獎”；張杰因其通過調控激光與物質相互作用產生精確可控的超短脈沖快電子束，并將其應用于實現超高時空分辨高能電子衍射成像和激光核聚變的快點火研究的貢獻獲得“物質科學獎”；施敏因其在對金屬與半導體間載流子互傳的理論認知做出的貢獻，促成了過去50年中按“摩爾定律”速率建造的各代集成電路中如何形成歐姆和肖特基接觸的關鍵技術取得的成就榮膺“數學與計算機科學獎”。

袁國勇（左）和裴偉士（右）的研究(jiu)小(xiao)組于2003年治(zhi)療了中國香(xiang)港的第一例重(zhong)癥(zheng)急性(xing)呼(hu)(hu)吸綜合征（SARS）患者，并從(cong)臨床(chuang)標本(ben)中分離(li)出冠(guan)狀(zhuang)病(bing)毒(du)(du)（SARS-CoV-1），為設計(ji)診斷和(he)病(bing)癥(zheng)鑒定提供(gong)了必(bi)要(yao)信息 (Lancet April 19, 2003)。袁國勇(yong)對野生(sheng)蝙蝠中SARS類冠(guan)狀(zhuang)病(bing)毒(du)(du)的持續研究(jiu)，大大擴展了我們對人畜共(gong)患病(bing)宿主、跨物種傳(chuan)播障礙、發病(bing)機(ji)制(zhi)、與疾病(bing)和(he)診斷的認識。鑒于蝙蝠衍生(sheng)的類似SARS的冠(guan)狀(zhuang)病(bing)毒(du)(du)的高流行率，他們的研究(jiu)預測了類似SARS的流行病(bing)可能(neng)再次出現，并強(qiang)調了公(gong)共(gong)衛(wei)生(sheng)防備的重(zhong)要(yao)性(xing)。正如所料，蝙蝠冠(guan)狀(zhuang)病(bing)毒(du)(du)HKU4/5被(bei)認為是引起(qi)了流行性(xing)中東呼(hu)(hu)吸綜合征的MERS-CoV病(bing)毒(du)(du)的前身。

張杰博士是開發(fa)利用太瓦(wa)到拍瓦(wa)激光(guang)(guang)束(shu)有效生成受控(kong)、高強度快電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)束(shu)（~100 keV 到 10 MeV）方法的(de)先驅。利用這一技術，張杰領導(dao)的(de)研究團隊在快電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)束(shu)方面(mian)取得了(le)一系列重(zhong)大突破(po)，包(bao)括高效產生非(fei)熱電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)、用激光(guang)(guang)調(diao)節(jie)電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)束(shu)能量、實(shi)現高定向(xiang)電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)發(fa)射，以及創時(shi)空分辨世界紀錄的(de)電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)束(shu)成像。

張(zhang)博(bo)士團隊研(yan)發的(de)(de)(de)可精確控制(zhi)的(de)(de)(de)高(gao)強度(du)快(kuai)電子(zi)(zi)束為一系列其他(ta)(ta)重要的(de)(de)(de)科學探(tan)索提(ti)供了(le)(le)可能(neng)。例(li)如(ru)，他(ta)(ta)們開發了(le)(le) MeV 超快(kuai)電子(zi)(zi)衍射和成像設備，并展示了(le)(le)亞埃空(kong)間分(fen)辨率和創紀錄的(de)(de)(de) 50 飛秒時(shi)間分(fen)辨率。他(ta)(ta)們使用超快(kuai)激光場(chang)成功地改變(bian)了(le)(le)量(liang)子(zi)(zi)材料的(de)(de)(de)維度(du)，并觀察到了(le)(le)光誘(you)導的(de)(de)(de)新型相變(bian)。此外，他(ta)(ta)們的(de)(de)(de)這一技術還(huan)幫助實現(xian)(xian)了(le)(le)更緊湊、更高(gao)效(xiao)的(de)(de)(de)高(gao)能(neng)粒子(zi)(zi)加速器。同時(shi)，他(ta)(ta)們還(huan)通過超快(kuai)電子(zi)(zi)衍射實現(xian)(xian)了(le)(le)單分(fen)子(zi)(zi)成像。

施敏(min)教授對(dui)跨金(jin)屬/半導體(ti) (金(jin)/半)載流(liu)子的(de)(de)(de)(de)(de)傳輸理論(lun)和(he)(he)(he)實(shi)踐，做(zuo)出了基(ji)(ji)礎性(xing)和(he)(he)(he)開(kai)創性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)貢獻。他(ta)對(dui)于(yu)大范圍摻雜(1014-1020/cm3) 和(he)(he)(he)工作溫度 (硅(gui): 77K-373K；砷化(hua)鎵：50K-500K)的(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)/半接觸特性(xing)，通過跨金(jin)/半界面勢壘的(de)(de)(de)(de)(de)量子隧道穿越、熱電子發射(she)、鏡像力(li)降低、和(he)(he)(he)二維統計雜質變化(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)共同效應都做(zuo)出了分析和(he)(he)(he)實(shi)驗(yan)。這(zhe)些對(dui)硅(gui)和(he)(he)(he)砷化(hua)鎵半導體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)前沿貢獻, 不僅奠定了歐姆和(he)(he)(he)肖(xiao)特基(ji)(ji) (歐/肖(xiao))接觸的(de)(de)(de)(de)(de)科學理論(lun)基(ji)(ji)礎，并且(qie)開(kai)啟了制造近代半導體(ti)器件的(de)(de)(de)(de)(de)可擴展途徑。在接下來的(de)(de)(de)(de)(de)50年中，它們被廣泛的(de)(de)(de)(de)(de)用于(yu)計算、通信(xin)、傳感、控(kong)制、成像和(he)(he)(he)記憶之芯(xin)片電路(lu)的(de)(de)(de)(de)(de)制造，對(dui)人類生(sheng)活和(he)(he)(he)文(wen)明有巨大貢獻。