人民日報|南京大學(xué)物理學(xué)院副院長繆峰:在原子世界里“搭積木”
原標(biāo)題:
南京大學(xué)物理學(xué)院副院長繆峰——
在原子世界里“搭積木”(講述·弘揚科學(xué)家精神)
人物名片
繆峰:1982年生,江蘇海安人,南京大學(xué)物理學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師、副院長,南京大學(xué)類腦智能科技研究中心主任。主要從事凝聚態(tài)物理、納米電子學(xué)領(lǐng)域研究,具體方向包括二維材料量子調(diào)控研究、二維材料信息器件研究等。先后獲得過江蘇省雙創(chuàng)計劃、江蘇省杰出青年基金、國家杰出青年科學(xué)基金等資助。2021年獲中國物理學(xué)會“黃昆物理獎”。
搭積木并不稀奇,但在原子世界里“搭積木”卻令人難以想象。南京大學(xué)物理學(xué)院的一間實驗室里,在一臺改裝過的顯微鏡下,南京大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師繆峰將石墨烯、氮化硼、硫化鉬等透明的原子片層一層一層疊加在一起,如同一本薄薄的書。
“原子積木”有什么用?這是一個從原子世界出發(fā),研發(fā)新材料,實現(xiàn)新屬性和新功能的前沿領(lǐng)域?!皢蝹€原子太小,看不見也摸不著,將其組成一個片層就能看到?!笨姺逭f,把金屬、半導(dǎo)體、絕緣體等不同類型的原子片層疊加起來,會形成新材料,擁有新屬性,好比把蘋果切片和芒果切片疊加起來,會得到一種全新的口味。
2022年9月,國際頂級學(xué)術(shù)期刊《自然》在線發(fā)表了繆峰團隊在量子模擬前沿的最新突破——把兩個石墨烯雙原子層以旋轉(zhuǎn)180度+0.75度的角度疊加,施加一個垂直電場后,得到了一種全新的量子材料,并首次觀測到量子“中間態(tài)”。這一創(chuàng)新成果,未來有望應(yīng)用于人工智能硬件技術(shù)開發(fā)領(lǐng)域,改變?nèi)藗兊纳睢?/p>
從小立志學(xué)習(xí)物理,大學(xué)畢業(yè)后瞄準(zhǔn)二維材料領(lǐng)域前沿
2004年夏天,南京祿口國際機場,看著兒子背起行囊出國留學(xué)的背影,繆峰的父親不禁感嘆:以后再想見到兒子怕是難了。但繆峰堅定地告訴父親——自己一定會回來的?!拔覐男?nèi)心就比較篤定,知道自己喜歡什么、要做什么。”繆峰說。
繆峰,1982年出生于江蘇省南通市海安縣。小時候,父母工作忙,他就喜歡搗鼓制作一些小玩具,對生活中的電子產(chǎn)品都特別感興趣。他曾將太陽帽上的電動小馬達拆下來,安裝到做好的小木船上,改造成電動船,跟小伙伴們一起玩。上小學(xué)時,他就把家里的電視機拆了,研究里面的電路板;雷雨天,家里的保險絲燒斷了,每次都是他自己動手更換。
高中畢業(yè)時,父母想讓繆峰報考醫(yī)學(xué)院,但他毫不猶豫地填報了南京大學(xué)物理學(xué)系(現(xiàn)南京大學(xué)物理學(xué)院)。本科畢業(yè)后,他又按照自己的想法,出國攻讀物理學(xué)博士學(xué)位,選擇了當(dāng)時還很少人關(guān)注的二維材料領(lǐng)域,圍繞其基礎(chǔ)物理性質(zhì)開展研究。
二維材料是世界上最薄的材料,厚度僅有一個原子?!耙趯嶒炛蝎@取這樣薄的材料非常具有挑戰(zhàn)性——需要用最鋒利的‘刀’才能‘削’出來。在實驗過程中,我和導(dǎo)師一起邊干邊學(xué)。”繆峰說。
博士畢業(yè)后,繆峰出人意料地選擇到產(chǎn)業(yè)實踐中鍛煉自己。“我想換個視角,學(xué)會從產(chǎn)業(yè)發(fā)展的角度判斷基礎(chǔ)研究的價值?!笨姺逭f。
博士后階段完成后,繆峰的同學(xué)和同事有很多都留在了國外知名高校任教,或者創(chuàng)業(yè),但繆峰選擇了回國,在2012年回到母校南京大學(xué)物理學(xué)院任教。
“這個決定其實早在8年前出國留學(xué)時就做出了,一直不曾改變。”繆峰說。
敢闖敢試,在基礎(chǔ)和應(yīng)用領(lǐng)域間“架橋”,攻關(guān)視覺傳感器等項目
回到南京大學(xué)以后,繆峰按照自己所學(xué)的兩個細分領(lǐng)域——二維材料基礎(chǔ)物性和智能器件,分別招收學(xué)生和培養(yǎng)人才。這兩個領(lǐng)域之間幾乎沒有學(xué)術(shù)關(guān)聯(lián),一個是從0到0.1的原創(chuàng)性基礎(chǔ)研究,另一個是從1到10的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用研究。但回國4年后,經(jīng)過不斷的探索,繆峰打算在這兩個領(lǐng)域之間搭建起一座“立交橋”。
“我專門設(shè)立了一個從0.1到1的交叉方向,打破基礎(chǔ)和應(yīng)用兩個方向之間的壁壘?!笨姺逭f,這樣一來,基礎(chǔ)研究方向的學(xué)生就會關(guān)注應(yīng)用落地等實際需求,應(yīng)用研究方向的學(xué)生也會關(guān)注基礎(chǔ)領(lǐng)域的突破。一類新型的視覺傳感器,就是這種“融合”的產(chǎn)物。
“人的眼睛之所以能一邊看一邊識別判斷,是因為在視網(wǎng)膜上分布著不同的視覺細胞。特別是有一種特殊的雙極細胞,當(dāng)光線照進來時,會將光轉(zhuǎn)變?yōu)檎搩煞N不同的電信號?!笨姺褰忉屨f,用“原子積木”拼成的新材料,如果能夠模擬視網(wǎng)膜的雙極細胞,實現(xiàn)對光的正負響應(yīng),就可能變得像人眼一樣“聰明”。
從2017年開始,繆峰團隊開始攻關(guān)視覺傳感器的科研項目,其應(yīng)用有望在智慧交通、智能安保等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用?!澳壳埃覀円言O(shè)計出耐高溫憶阻器、彈道雪崩探測器、室溫高靈敏紅外探測器等幾十種新型信息器件。從設(shè)計圖紙到實驗室原型再到生產(chǎn)線,實現(xiàn)初步應(yīng)用一般需要三到五年。”繆峰說。
精神傳承,引導(dǎo)學(xué)生志存高遠,成長為對國家有用的人
在搭建“立交橋”過程中,繆峰得到了南京大學(xué)物理學(xué)院前輩邢定鈺院士的支持。
“兩個學(xué)科的融合發(fā)展,本身就很有挑戰(zhàn)性——不能一頭高一頭低,否則會基礎(chǔ)不牢;搭建‘橋梁’更是難上加難——要修得平、跑得穩(wěn),不然難以成功。”繆峰說,他曾經(jīng)對要不要選擇最具挑戰(zhàn)性的研究方向有些猶豫,但邢院士鼓勵他:“有新的方向就要去闖,搞科研不能怕失敗。”
得知中科院的一個院士團隊在二維材料原材料合成上有新技術(shù),邢定鈺牽線搭橋幫助雙方開展合作,為后續(xù)研究提供了高質(zhì)量的樣品。
“讀本科時,邢院士給我們上統(tǒng)計物理課,很多公式都是現(xiàn)場推導(dǎo)的。他對教學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)、對科研的執(zhí)著,深深影響了我?!笨姺逭f,他從邢定鈺院士年輕時留學(xué)的故事中,深深感受到了科研報國的熱忱。如今,這份熱忱,也通過繆峰傳遞給了更多年輕學(xué)子。
“國家發(fā)展需要科技實力的支撐,我們一定要志存高遠,成長為對國家有用的人?!比ツ昵锛緦W(xué)期的一次大會上,繆峰向?qū)W生們講起了自己和前輩的科研經(jīng)歷,“要有與全世界最好的團隊賽跑、并跑,甚至領(lǐng)跑的決心,要有敢于攻克世界科學(xué)難題的精氣神!”
入職10年,繆峰已帶出近20名博士畢業(yè)生。學(xué)生們遇到科研難題,繆峰都會耐心地指導(dǎo)、幫助,有時甚至一起加班到凌晨,“我想告訴學(xué)生在關(guān)鍵環(huán)節(jié)不能后退,也想讓他們知道,大家是一個團隊,在學(xué)術(shù)道路上要一起攜手奮斗?!?/p>
2014級博士生小高,面試時的表現(xiàn)不太好。“我原本拒絕了他,但他一次次表示很想加入我們團隊,讓我想起了年輕時的自己。”繆峰說,他被這份真誠與執(zhí)著打動了。小高入學(xué)后,繆峰一直引導(dǎo)他將這份執(zhí)著精神投入到科研創(chuàng)新上。
搭建一回“原子積木”,需要好幾天不間斷的工作,只要一步出錯就要推倒重來。為此,小高晚上經(jīng)常睡在實驗室,力求把工作做到完美,讀博期間就有了多項重要成果。“現(xiàn)在,小高正在國外做博士后,他學(xué)成后也將回國效力?!笨姺逶捳Z中透著自豪。
學(xué)以報國是最大動力(記者手記)
采訪中,記者印象最深的是繆峰談及回國選擇時說,那年在南京祿口機場,他并不是單純地想安慰父親,他在出國前就已下定決心,一定要回來。去,就是為了回。
一次次選擇全新研究領(lǐng)域,一次次向科學(xué)高峰發(fā)起沖擊,學(xué)以報國是他最大的動力。不能把搞科研僅僅當(dāng)成是發(fā)幾篇文章,那樣對國家無益,對學(xué)科發(fā)展無益,他不愿那樣做。繆峰經(jīng)常對自己的學(xué)生說,要堅定學(xué)術(shù)理想,更要立足于國家需求、民生需求,要將個人成長同國家發(fā)展緊緊地聯(lián)系起來。他是這樣說的,也是這樣做的。
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