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“新科”院士对话学术“新人”

发布时间:2017-12-04   作者:肖珊   来源:武大新闻网   访问次数:

刚刚过去的124周年校庆,为“珈”送上的最大惊喜,当属徐红星、窦贤康当选中国科学院院士。全校欢腾,击掌相庆。这意味着,我校2017年实施“人才强校”战略取得突出成绩,武大两院院士阵列增至18人。

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一名青涩的学术青年,要走过怎样的路,才能成为某一领域的卓越带头人?12月1日,“新科”院士徐红星、窦贤康在我校最高学术殿堂——樱顶老图书馆,与青年教师和学生面对面交流,分享学术成果,交流治学心得。副校长李建成院士主持。

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徐红星当选数理学部院士,实现了我校物理学科两院院士零的突破。他以《等离激元光子学和纳米光学:超灵敏传感和光芯片研究》为题,分享了自己的学术成果。

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光学是现代科学与技术的重要基础,人类对光学的探索从未停止。徐红星说,纳米光学/等离激元光子学是光学和光谱学领域的新的重要分支,为信息、生物、能源等领域带来众多突破性的变革。他介绍了自己的主要学术贡献,如纳米间隙效应的发现和单分子拉曼光谱等。

以前,粗糙金属表面的表面增强拉曼光谱增强10^4-10^6倍,1997年报道了单分子表面增强拉曼光谱,但增强机理不明,1977-1999年SCI共收录4500余篇表面增强拉曼光谱的文章,但没有文献把相关机理说清楚;1999年,徐红星发现,两个金属纳米颗粒纳米间隙中的表面增强拉曼光谱增强10^8-10^12倍,使拉曼光谱灵敏度达到单分子水平,并系统研究了其机理。他在实验中发现成对的金属纳米颗粒在光场作用下能够产生强烈的等离激元共振,驱动金属颗粒上的自由电子通过纳米间隙产生电磁耦合,使特定频率的光束缚在极其微小的空间中,产生巨大的电磁场增强效应,是单分子灵敏度的表面增强拉曼光谱的原因。这一发现是等离激元光子学和表面增强光谱领域的经典之作。

窦贤康当选地学部院士,进一步增强了我校空间物理学科的科研实力。他以《激光雷达与中高层大气研究》为题,从USTC中高层大气探测激光雷达、基于激光雷达观测的中高层大气研究两部分,介绍了自己的代表性学术成果。

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通过攻关量子(单光子)频率上转换和全光纤激光雷达集成等一系列关键技术,窦贤康在国际上首次建成量子上转换气溶胶/风场探测激光雷达。其首创的量子频率上转换技术突破了常温下探测红外单光子的量子效率极限,开创了一种激光雷达探测新体制,探测信噪比优于传统激光雷达3个数量级,为高精度、高时空分辨的中高层大气探测奠定了基础。量子上转换测风激光雷达获2017年日内瓦国际发明展特别金奖。

最近,窦贤康率领团队在国际上首次实现基于超导纳米线单光子探测器的双频多普勒测风激光雷达,获得空间分辨率为10米、时间分辨率为10秒的最高精度的风场探测。美国光学协会(OSA)对该成果进行了专题报道,指出“这种新型的激光雷达基于光纤FP干涉方案,采用最精简的光学结构,使得整个系统具有足够的可靠性和稳定性,适合在恶劣的环境(例如机载、星载平台)运行”。

对话

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青年教师:我发现,两位院士有一个共同特点,就是在介绍自己的代表作时,并没有刻意强调是在哪个学术期刊上发表的。但是,似乎在学术研究中,无时无刻不强调要发表高水平论文。而所谓高水平,更多是指发表刊物的权威性高,能得到更多人的认可。这就导致了我们做科研工作的心态比较浮躁,急切地想去发表一篇得到广泛认可的综合性文章,所以在选择期刊的时候会有许多顾虑和考量。请两位院士就论文发表为我们指点迷津。

窦贤康:为了写文章而写文章毫无意义。你的科研目标不应该是在某个学术期刊上发表多少论文,而是通过研究打破人类历史上的盲点,为人类的科学进步做点事情。比如说我自己,把大气研究推到了国际先进的位置,当我真正走到这一步,荣誉已经不重要了,重要的是研究成果本身。今年院士评选中也有很好的趋势,即对论文重质不重量。我相信,随着中国科技的发展,科学视野的开拓,更多的青年科学家不断涌现,中国科学家最高称号“院士”的评选也会不断进步,中国科研工作者也会拥有更高的学术品位和学术鉴赏力,不再单单重视当下的反响,还能看到深远的科学意义。

徐红星:我相信中国的学术成果评价体系将来必有改善。仅以发表刊物的权威性来判定学术成果的意义是不科学的,一些很有影响力的发现起初并不是顶尖杂志发表出来的。当然也并不是说这些权威学术期刊的认可不重要。我们要把握好度,不能只追求权威,你自己的心在哪,你就做到哪,这一点虽然很难做到,但是做科研的初心不能忘。

青年教师:让我深有感触的是,两位院士既有理论科学研究成果,又能为国家重大战略做出贡献。这些都是当选院士的必备品质么?还有,如何平衡应用研究和基础理论研究的关系?

窦贤康:对于应用研究和理论研究,我想强调一点,现在其实已经没有了所谓纯粹的应用或者理论研究,因为假使你没有扎实的理论知识,应用研究也就无从谈起。为什么说理论与应用密不可分呢?举个例子,当初发明互联网的人只是想基于理论发明一种利于交流的工具,但他们想破脑袋都不会想到今天的互联网会发展到如此地步,应用如此广泛。所以不必过于纠结理论或是应用的领域。还有,对于国防民生等方面有重大实用意义的发明更应该提倡,这一点是毫无疑问的。

徐红星:当然,由于学科领域的不同,对基础研究与应用研究的重要性的理解也不同,比如说数学家、天文学家等等,他们做的研究基础性就比较强。不同的学科背景决定着基础色彩强还是应用色彩强,他们本身对于基础重要还是应用重要也持有自己不同的看法,这个没有确切的定论。比如说暗物质研究,人们对于暗物质究竟有什么使用价值尚不清楚,但是它对于人类好奇心却意义重大。

本科生:两位院士都取得了成果,而且似乎一帆风顺,没有经历太大挫折。能否请你们分享下,你们在本科学习、科研过程中遇到的一些比较大的困难以及你们的解决办法,相信这对我们在校本科生会有很大帮助。

徐红星:回顾本科学习和科研历程,我认为重要的有两点,一是敢想,二是敢干。困难肯定是有的,但如果你敢想敢干,就能努力克服。我觉得敢想和敢干是两种良好品质,两者相结合,你就离你的梦想近了许多。我开始做科研时,因为所探测的单分子的光信号非常微弱,找到好的观测对象需要一定的“运气”。有一次找到了一个非常好的观测对象,我连续做了三天三夜实验,怕睡一觉起来信号不好,观测对象就找不到了。

窦贤康:我本科就读于中国科技大学,学习上没遇到什么困难,还跳过级。我认为,本科学习阶段,一定要把基础知识掌握牢,为日后的科研打基础。如果基础知识不扎实,很难做出像样的原创性成果——问题都没搞清楚,又谈何超越?大学应该有丰富多彩的生活,但理论知识的基础要打好。我计划,从下学期开始,我和徐红星院士都给本科生上课,尽我们所能提供优质的物理学本科课程。

青年教师:你们在选择研究领域时,是一开始就抓住要害,切入正题,还是经过了长期的求索才确定了研究方向呢?怎样找到可以孜孜探求几十年的科研方向呢?

徐红星:不得不说物理学科的研究中会有一些偶然性的发现。当我第一次接触我的研究方向时,我并不知道我的发现究竟会产生什么影响,更不知道它会演变成我坚持研究几十年的方向。历史上也不乏偶然的发现引出改变世界的发明的例子。一种更普遍的情况是:由具体的科学问题引出研究方向,或是由致力于攻克难解之谜、力求填充人类视野中的空白部分引出研究方向。这些都是科研方向的触发点所在。

窦贤康:我的学术经历和徐教授稍有不同。当年我留学归来,做的工作却与我的专业知识关系甚微,可以说是把当初学的知识全都扔掉了。这让当时的我十分苦恼,再加上当时的项目屡屡受挫,让我一度心灰意冷。但是我的导师提醒我说,要实现突破性的研究必须要有自己的创新之处,要闯出自己的路来。这些话对我启发很大。从那以后我一直在思考怎样才能做出特色。开端当然是很艰辛的,为了收集数据我们要跑遍全国各地,但是要记住一点,只要确定方向正确,把每一步都扎扎实实做好,后续取得的成果必定会大大超乎你的预料。所以大家看到的今天在院士申报材料中出现的项目全都是我自己独立构思,具有突破性和创新性的,是创新成就了我。

后记

据统计,今年新增院士平均年龄为54.1岁,而十几年前,中国院士平均年龄在65岁左右。徐红星、窦贤康,一位48岁,一位51岁,正是充满创造力,做科研最能出成果的阶段;一位本科毕业于北京大学,一位本科毕业于中国科技大学,从“学霸”到国内顶尖的科学家,离不开将他们带入科学殿堂的引路人。

正是这些引路人,将科学知识以一种有趣、丰富而美好的方式传递给他们,让科研不再是枯燥的过程。这就是教育的力量。

真正的教育是用一个灵魂去唤醒另一个灵魂。两位院士已在筹备中的、下学期正式为本科生开设的专业基础课,亦是捧土培根、遵循教育发展规律的一项“唤醒”工程。期望在这样的工程中,教学和科研可以互相促进,科研与教书可以温故知新,滋养出更多具有科研素养和能力的青年学子。

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(摄影:金鑫 编辑:杨欣欣)

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