2021未来科学大奖包括“生命科学奖”、“物质科学奖”和“数学与计算机科学奖”三个奖项。袁国勇、裴伟士凭借他们发现了冠状病毒（SARS-CoV-1）为导致2003年全球重症急性呼吸综合征（SARS）病原，以及由动物到人的传染链，为人类应对MERS和COVID-19冠状病毒引起的传染病产生了重大影响的贡献摘得“生命科学奖”；张杰因其通过调控激光与物质相互作用产生精确可控的超短脉冲快电子束，并将其应用于实现超高时空分辨高能电子衍射成像和激光核聚变的快点火研究的贡献获得“物质科学奖”；施敏因其在对金属与半导体间载流子互传的理论认知做出的贡献，促成了过去50年中按“摩尔定律”速率建造的各代集成电路中如何形成欧姆和肖特基接触的关键技术取得的成就荣膺“数学与计算机科学奖”。

袁国勇（左）和裴伟士（右）的研究小组于2003年治疗了中国香港的第一例重症急性呼吸综合征（SARS）患者，并从临床标本中分离出冠状病毒（SARS-CoV-1），为设计诊断和病症鉴定提供了必要信息 (Lancet April 19, 2003)。袁国勇对野生蝙蝠中SARS类冠状病毒的持续研究，大大扩展了我们对人畜共患病宿主、跨物种传播障碍、发病机制、与疾病和诊断的认识。鉴于蝙蝠衍生的类似SARS的冠状病毒的高流行率，他们的研究预测了类似SARS的流行病可能再次出现，并强调了公共卫生防备的重要性。正如所料，蝙蝠冠状病毒HKU4/5被认为是引起了流行性中东呼吸综合征的MERS-CoV病毒的前身。

张杰博士是开发利用太瓦到拍瓦激光束有效生成受控、高强度快电子束（~100 keV 到 10 MeV）方法的先驱。利用这一技术，张杰领导的研究团队在快电子束方面取得了一系列重大突破，包括高效产生非热电子、用激光调节电子束能量、实现高定向电子发射，以及创时空分辨世界纪录的电子束成像。

张博士团队研发的可精确控制的高强度快电子束为一系列其他重要的科学探索提供了可能。例如，他们开发了 MeV 超快电子衍射和成像设备，并展示了亚埃空间分辨率和创纪录的 50 飞秒时间分辨率。他们使用超快激光场成功地改变了量子材料的维度，并观察到了光诱导的新型相变。此外，他们的这一技术还帮助实现了更紧凑、更高效的高能粒子加速器。同时，他们还通过超快电子衍射实现了单分子成像。

施敏教授对跨金属/半导体 (金/半)载流子的传输理论和实践，做出了基础性和开创性的贡献。他对于大范围掺杂(1014-1020/cm3) 和工作温度 (硅: 77K-373K；砷化镓：50K-500K)的金/半接触特性，通过跨金/半界面势垒的量子隧道穿越、热电子发射、镜像力降低、和二维统计杂质变化的共同效应都做出了分析和实验。这些对硅和砷化镓半导体的前沿贡献, 不仅奠定了欧姆和肖特基 (欧/肖)接触的科学理论基础，并且开启了制造近代半导体器件的可扩展途径。在接下来的50年中，它们被广泛的用于计算、通信、传感、控制、成像和记忆之芯片电路的制造，对人类生活和文明有巨大贡献。