我的位置: 科教 > 教育在线 > 文章详情
南方科技大学新校长薛其坤:别人一天做不出的针尖,我用20分钟
分享至:
 (0)
 (0)
 收藏
来源:上观新闻 作者:彭德倩 2020-12-13 17:07
摘要:专访艰深物理领域的科学家,听他从小小针尖说起。

谁也没想到,以在磁性拓扑绝缘体中实现量子反常霍尔效应而闻名的物理学家,刚赴南方科技大学任校长的薛其坤院士,在13日“复旦-中植科学奖”的获奖感言中,会提到他生命中的那些针尖,是真的直径一个原子长度的针尖。

最重要发现之一,从针尖开始 

量子反常霍尔效应,国际物理学界的前沿热点,许多科学家相信,相关研究将加速推进信息技术革命。它的国际首次实验发现,诞生在中国,完成者,是薛其坤院士带领的团队。论文当年在美国《科学》期刊发表后,被国际凝聚态物理学界公认为近年来最重要的发现之一。物理学大师杨振宁评价:这是从中国实验室里,第一次发表出了诺贝尔奖级的物理学论文。

如此重磅级研究成果的领导者,在13日的获奖感言中,却特别提及了当年做针尖的事。

“在物理所学习工作的那段日子,我学会了使用场离子显微镜,遗憾没能用它做出有价值的发现,但是,我学会了用金属丝做出高质量的针尖,那是场离子显微镜需要的理想样品,”薛其坤教授说,那三四年间,几千枚针尖做下来,积累了如何在更短时间内做出高质量针尖的丰富经验。

薛教授画出完美针尖示意图。彭德倩摄

后来出国学习,他开始接触扫描隧道显微镜,将金属丝做成的针尖,同样是实验重要部件,需要人手完成,他随即成了针尖水平最高的学生。当时有位韩国同学花了一天时间都没做出理想针尖,向他求助,他20分钟就完成了。

“小小一枚针尖,要做好不容易,”薛教授介绍,制作时需要通过化学腐蚀,将金属丝中部逐渐“烧”断,并在将断未断、连接部位面积最小那一刻停止,并切割。这样才能获得最完美的那个尖。而且,即使在一起控制不断发展的今天,这道实验室工序依然是无法全自动完成的,只能凭借感觉和经验。

当年针尖,或许与此后进行的量子反常霍尔效应并无直接关联,但对实验物理每一步骤的精益求精,却是一如既往。

不过,与研究实践中追求“完美针尖”有些不同的是,在团队合作中,薛其坤更崇尚“温良恭俭让”。 “现代科学研究,都是站在巨人的肩膀上,走在前人的积累上,如果都斤斤计较以自己为主,那是无法好好协作的。”他说,有的人能力很牛,很高傲,那也无法让人喜欢信服,可能并不利于工作本身,“干科研这一行,首先也是做好人。”

这个问题,许多科学家“害怕”

“实现量子反常霍尔效应”,薛其坤团队的研究,在许多人眼中,属于字都看得懂但连起来不能理解的深奥学问。每每被问及,他总耐心举出身边日常所见来打比方——

“比如,常用的笔记本电脑,内部芯片里电子走来走去,我们研究的,就是针对电子器件怎么走的规律,”他说,比如普通电子,碰到障碍会反弹,但是量子反常霍尔效应中,电子会排着队明确走直线,遇到障碍不仅不反弹,还会绕着走。这样的运动规律下,运行速度变快、消耗能量减少,对先有的物理世界认知、信息科学发展,都将带来不同的变革。

最近一件令他挺激动的事,是发现可以在一种严格化学配比的全新化合物中观察到量子反常霍尔效应。严格化学配比,意味着,产生这一效应的材料从之前的一点点摸索调整,到可以人工精确配比产生。

“这些发现有什么用呢?”作为科学家,薛其坤也常面临类似提问。他坦言,做基础理论研究的人会“害怕”这样的问题,“因为这是无法回答的,也许一直用不上,也许马上能应用,也许几百年后焕发了青春。”这正如,100多年前,爱因斯坦在理论上“预言”了引力波的存在,100年后的2015年,科学家们才观测到;现在使用起来理所当然的手机触屏技术,其电容电阻原理也是几百年前就存在的。

许多做基础研究领域躬耕多年的人,他们的成果或许并没有显赫一时,但在科技发展史上,留下了印记。薛其坤说,“以前数理教科书上,属于中国的,可能只有勾股定理等一小部分,我热爱祖国,我们做的工作,希望能让未来的教科书上,有更多中国人的东西。”

“我们的实验设备,要六七百万元,有国家的坚实后盾,”获奖感言中,薛其坤教授特别说,没有国家强大的支撑,再动脑筋、再拼搏,可能都会很难。在他看来,物理学研究者,相当一部分是从现实、实验中有所发现,再经理论物理学家发展归纳演绎,如此演进,循环不息。随着人类科技不断发展,所有靠简单思考、观察的发现,都已基本完成,对实验设备、试验技术的依赖,不断提升。换句话说,通过实验新技术的突破,寻求未来科学突破。而中国科技发展路径中,对高精尖实验技术设备的自主创新,也应是重中之重。

赴任南科大20多天,确立目标“小而精”

相较此次获奖,20天多前一则薛其坤的消息,在高等教育界引起的热议更大——他成为继朱清时、陈十一后,南方科技大学第三任校长,也是第三位院士校长。

南方科技大学是深圳在中国高等教育改革发展的宏观背景下创建的一所高起点、高定位的公办创新型大学。曾任清华副校长的薛其坤此次履新,带着怎样的理念和思考?

“清华和南科大,区别很明显,”他说。前者在北京这个高等教育最发达的地方;后者在深圳,是改革开放最前沿现代化大都市。南科大伴随着深圳的发展,发展理念和办学理念方面,自然融入深圳的基因。就大学本身而言,清华即将迎来110周年校庆,南科大刚刚十岁,就如同青壮年和幼儿,积累沉淀上有一定差别。 另外, 清华目前保持综合性开放性研究型大学的发展方向;而南科大学校希望借鉴世界一流理工科大学的学科设置和办学模式,以理、工、医为主,兼具商科和特色人文社科的多元化学科,在本科、硕士、博士层次办学,在一系列新的学科方向上开展研究。“我们未来的发展坚持‘小而精’ ,规划中不会变成综合性大学,”他说。

“南方科技大学虽然非常年轻,但是地方政府支持非常大,支持科研团队打造最先进的实验平台,在产学研转化方面,同样有一套非常好的机制,”薛其坤院士介绍, “但是做这些的同时,并不会削弱教书育人的主业。”

栏目主编:徐瑞哲 题图来源:彭德倩摄
上一篇: 没有了
下一篇: 没有了
  相关文章
评论(0)
我也说两句
×
发表
最新评论
快来抢沙发吧~ 加载更多… 已显示全部内容
上海辟谣平台
上海2021年第46届世界技能大赛
上海市政府服务企业官方平台
上海对口援疆20年
举报中心
网上有害信息举报专区
关注我们
客户端下载