首页 » 科普网格 » 多播网 » 正文

复杂量子材料领域的耕耘者

——记第15届上海市科技精英封东来
2019年05月09日 16:17    来源:多播网    关注度(14)

封东来的生活很简单,通常就是实验室和家的两点一线。除了参加学术会议和从事科普工作,每天他很早就会到实验室,工作到很晚才会离开。

2002年,封东来海外学成归国,不到30岁已被聘为复旦大学物理系教授、博导。之后的16年里,他心无旁骛地埋首于科研工作中。他带领的课题组,率先揭示新型铁基高温超导体KXFe2Se2的特殊电子结构,这一工作挑战了铁基超导自2008年发现以来所建立的主流理论图像,打开了一扇新的科研大门。美国物理学会的《物理》杂志以 “铁基超导的又一次暴风雨”报道了该发现及相关研究工作。这项工作还被《自然·材料》杂志选为该杂志建刊10年以来发表的20个里程碑工作之一。他领衔的科研项目“铁基超导体电子结构的光电子能谱研究”荣获2015年度国家自然科学奖二等奖。

在10多年的学术生涯中,封东来获得了联合国教科文组织青年科学家奖、中国青年科技奖、华人物理学会亚洲成就奖、中国物理学会叶企孙奖、美国物理学会会士等一系列荣誉。2018年,他又获得了上海市科技精英的称号。

亲身经历中国效率

1972年,封东来出生在江苏省盐城市一个普通家庭中。他在家里排行老六,有5个姐姐。中年得子来得尤为珍贵,但是父母并没有娇惯儿子。小时候的封东来非常聪颖,特别爱看书,也喜欢钻研数学题。

1987年,封东来考上了盐城中学高中。在高中语文老师陈玉柏的眼中,封东来是一个很不一样的学生:一方面,他成绩很好,基本保持班级前茅;另一方面,他并不依赖教育教学体系,有自己个人的见解和想法。这些特质不是别的学生没有,但两者兼具的人很少。在中学时光,能够独立思考、精神层面保持自由的学生是不多的,虽然封东来有自己的想法,却从不做出格的事情,这也是一种智慧。

1990年,封东来以高分考入中国科技大学。在那里,他遇见了导师俞昌旋,导师正直、严谨、执著的科学品格,至今深深地影响着封东来。封东来说:“俞老师是典型的中国学者型导师,他耐得住寂寞,可以在很艰苦的条件下坚持不懈地从事科学研究;踏实,做人极为低调;凡事都先为他人着想。”

在中国科技大学完成本科和硕士学业后,封东来又奔赴美国斯坦福大学攻读博士学位。在斯坦福大学,封东来遇到了他人生中的第二位导师沈志勋。沈志勋让封东来见识了世界一流的、前沿的技术,并将他介绍给自己所认识的最好的科学家。封东来做博士后时的加拿大不列颠哥伦比亚大学导师乔治是一个用“放羊式”方法带学生的“老板”,有时甚至可以两三个月见不上面,但“老板”的办公室大门却永远敞开,只要他在,学生随时都可以进去问问题。在两位导师那里,封东来获得了很大的独自思考的空间和理性的思维方式。

封东来告诉记者,之所以会坚定地走上科研工作的道路,与大学时读过的两本书有很大关联。一本书是上海社科院赵鑫珊写的《科学、哲学、艺术断想》,在这本书中讲到许多大科学家内心深处对宇宙一种深厚的“情感”,科研也可以说是接近“上帝”的过程。还有一本书叫做《混沌开创新科学》,这本书讲述混沌学从上世纪60年代一直到80年代的历史,内容包括生命、物理、经济学等,涵盖世界的方方面面,其中,跌宕起伏的科研过程和故事令封东来着迷。这些精神营养指引着他走进了科研工作的殿堂。

封东来在海外取得的出色科研成绩早已引起了复旦大学的关注,在他博士学位还没有拿到之时,复旦大学就向他伸出了橄榄枝。2002年,他在复旦大学物理系快速建起了自己的实验室,马上投入到紧张的科研工作中去,并不断在复杂量子材料的研究领域取得进展。中国的科研效率让封东来感慨不已,封东来说,与仍然留在美国和加拿大从事科研工作的同学相比,他在国内一路获得的科研支持是那些同学无法比拟的。

封东来也以出色的科研成绩回报了国家的支持。被聘为复旦大学特聘教授后的封东来一走进校园,便与多名研究生及本科生一起埋头于活跃的科研和实验,很快取得了一系列的成果。2005年10月8日,他荣获联合国教科文组织“贾乌德·侯赛因青年科学家奖”。

科研是一件非常浪漫的事情

许多人认为基础物理是很枯燥的研究,但封东来却认为那是极富乐趣的挑战。他告诉记者,基础物理研究成果虽然并不一定马上就能应用,但它涉及的尖端技术对应用领域起着决定性的作用。比如,高温超导可以应用在下一代的磁悬浮列车上,还有同步辐射在解出SARS病毒分子结构、环境污染检测、微纳电子材料研究上的应用等等。

封东来说,曾有人问他,科学家是不是要耐得住寂寞。他的回答是,在深入钻研的时候的确需要。但是老一辈科学家们的“孤独”和“耐得住寂寞”,很大程度上是因为当时学术环境的薄弱和资金的限制。今天的国际学术交流非常活跃,如果还要寂寞的话,那就有问题了,千万不要选择寂寞,要学会更广泛地交流。不仅是国内的,还要和国外的专家进行交流;不仅是本专业的,也要和其他专业的同行进行交流。

在封东来眼中,科研是一件很浪漫的事情。“相比亘古的宇宙,人的生命就是昙花一现的瞬间;而科研可以让你一步步接近无限宇宙,接近最终真理。但是,要想获得真理必须付出艰辛的努力。”在他的实验室里,博士生、博士后们24小时轮班、持续一星期的情况是家常便饭。

封东来关注的是复杂量子材料的微观机理, 研究领域包括关联绝缘体、量子有序体系、拓扑材料、二维材料、氧化物界面等。其中最重要的研究方向是高温超导材料,这也是国际材料研究的热点领域,竞争异常激烈。

ldquo;高温超导太有魅力了,它在电力和通信领域有巨大的应用空间。高温超导的机理到今天一直没有解决, 如果能够解决高温超导机理问题, 将大大推动人们对多体理论的了解, 能够进一步设计复杂的功能材料。”封东来说。

今天,中国科学家们已经在高温超导线缆方面获得突破,特别是铁基高温超导输电线缆的研发。 这些研究成果在电力、强磁场(如医用核磁共振成像设备、大型电力引擎) 等领域将可能有重要应用。而在高温超导的基础研究领域,封东来和一批中国科学家也在全力突破。他的课题组最近就在铁基高温超导(Li,Fe)OHFeSe中观察到了非常纯净和显著的马约拉纳零能模, 这对研究拓扑量子计算机有重要意义。

近年来有很多更高超导转变温度的超导现象被发现, 如高压下的近室温超导、激光激发下可能的瞬态室温超导等。在封东来看来,室温超导可能不再遥远, 这个领域的突破将会给人类文明带来一次科技革命。

科学家应以科学精神要求自己

在封东来心目中,科研工作非常神圣:在科研工作中需要有一种发自内心的热爱、开阔的视野、勇敢创新和深入钻研的精神,而最重要的品质是严谨求真。实验数据必须真实可重复, 分析不能模棱两可,更忌结论夸大其词。

封东来说:“好学生有两种,一种是天资聪颖型,只需要稍稍点拨,学生自己就会有所成长,有所进步;还有一种是勤奋用功型,我在这类学生身上花的心血最多,但非常值得”。

作为一名教师,封东来会为学生提供各种机会提升科研素养。他会推举博士生在国际会议上作邀请报告,让学生代表团队赴京领国家自然科学奖。在封东来眼中,科研人才的培养是有内在模式的。首先老师要做榜样, 学生其实都在模仿老师做学问的方式风格、学术品位。其次是要把握学生的成长心路历程, 既要严格要求, 培养学生做一些难题, 又要通过一些简单的课题来训练和培养学生的信心。对于学生的错误和问题, 他会坦率真诚地指出。根据学生的兴趣, 他还会鼓励和帮助学生尝试适合他们自己的职业。如今,封东来课题组毕业的学生中,有许多在清华、北大、复旦、中科院等高校和科研院所中继续他们的科研之路;有些已是科研工作中冉冉升起的新星,还有很多学生在公司从事研发甚至自主创业,用所学的物理知识解决技术难题、创造新产品。

在封东来看来,一个导师不但要提供一个良好、积极的学术环境,建立一个传统(group tradition)也非常重要。在物理这个领域,一个老师一辈子可能有30—50个研究生,这是一个大家庭,是老师和学生们共同的家园。

封东来说:“法国著名生物学家巴斯德说过,在年轻时,问问你为自己的学业、事业做了什么;在中年时,问问自己为家庭做了些什么;到老年时,你会问自己,你为我们的国家做过什么。这些问题总有一天,我们会问自己,不妨我们现在就提前想想,也许眼界能够决定你走得有多远。而我的经历告诉我,当你的眼界和‘责任—荣誉—国家’同步的时候,你会走得更远。”

今天的封东来还有另外一重角色,那就是上海市人大代表。在今年的上海两会上,他建议,要加强中学生睡眠数据的监管,并建立相关的综合考核指标。他做了一项不完全统计,中学生经常做作业到深夜,长期睡眠时间仅6—7个小时。每天拖着疲惫的身体应付着繁重的作业,身体每况愈下。一方面,中学生睡眠问题作为社会热点,关注度居高不下,网上相关新闻和批评不断。另一方面,教育部及上海市政府也出台多项政策、规定,希望可以改善学生的睡眠质量;但是由于缺乏有效的监管手段,严格明晰的处罚标准,具体实施的操作性不强,政策虽好、落地却难。他提议通过运动手环等方式监测青少年的运动数据,要努力保证小学生每天睡眠10小时、初中生每天睡眠9小时、高中生每天睡眠8小时。这些建议得到了上海市教委的积极回应。

(作者:吴苡婷 责任编辑:ydm)

文章来源:http://www.duob.cn/cont/848/210273.html