2019年11月13日，美国能源部（DOE）宣布在2020财年为能源前沿研究中心（EFRC）拨款4000万美元，资助DOE能源科学办公室（BES）确定的优先研究方向，以加速材料科学、化学、地球科学和生物科学方面的科学进步。该计划支持的研究将为能源和环境管理的未来发展提供科学基础。

2009年启动的EFRC汇集了科学家团队的技能、才能和专长，旨在开展与能源相关的基础研究，其范围和复杂性超过了标准的单研究者或小组奖项。作为一个多人调查、多学科中心，能够为材料科学、化学科学、地球科学和生物科学中最具挑战性的课题提供、鼓励和加速变革性的科学进步。EFRC主要开展基础研究，重点关注BES和科学界在重大战略规划工作中的一个或多个重大挑战、转型机遇和基础研究需求。此次资助征集计划主要关注BES的4份报告中提出的基础能源科学相关的问题。

1 能源基础科学优先研究方向

（1）聚合物上循环领域的4个优先研究机会

①掌握聚合物解构/重构的机制；②了解并发现整合混合塑料的升级流程；③了解全新的下一代聚合物；④开发新的工具来发现和控制大分子转化的机制。

（2）微电子发展相关的5个优先研究方向

①扭转当前范式：定义由应用程序、算法和软件驱动的创新材料、设备和体系结构需求；②革新内存和数据存储；③重新构想不受互连约束的信息流；④利用未开发的物理现象重新定义计算；⑤通过新材料、设备和架构改造电网。

（3）量子系统领域的2个优先研究方向

①发现用于量子到量子转导的新颖方法；②实施先进传感和过程控制的新量子方法，集中于与材料科学、化学科学、地球科学和生物科学中的BES任务相关的感测和过程控制研究。

（4）环境管理基础研究5个的关键优先研究方向

①阐明和利用远未达到平衡的复杂物种和反应性；②理解和控制界面上的化学和物理过程；③利用物理和化学过程对分离进行革命；④恶劣环境下材料降解的机制；⑤掌握分层结构以定制废物形式。

2 科学大挑战和转型机遇

（1）物质与能源前沿的5大挑战

①如何在电子水平上控制材料过程？②如何设计和完善具有定制属性的革命性新物质形式的原子和能效合成？③物质的显著性质是如何从原子或电子成分的复杂关联中产生的，如何控制这些性质？④如何掌握纳米尺度上的能量和信息，创造出能够与生物相媲美的新技术？⑤如何描述和控制物质特别是远未达到平衡的物质?

（2）物质与能源前沿的5大变革

①掌握层次结构和超平衡物质；②超越理想材料和系统：理解异质性、界面和无序的关键作用；③利用光与物质的相干性；④模型、数学、算法、数据和计算的革命性进展；⑤利用多尺度成像能力的转型进展。