人民日報|南京大學物理學院副院長繆峰:在原子世界裏“搭積木”
原標題:
南京大學物理學院副院長繆峰——
在原子世界裏“搭積木”(講述·弘揚科學家精神)
人物名片
繆峰:1982年生,江蘇海安人,南京大學物理學院教授、博士生導師、副院長,南京大學類腦智能科技研究中心主任。主要從(cong) 事凝聚態物理、納米電子學領域研究,具體(ti) 方向包括二維材料量子調控研究、二維材料信息器件研究等。先後獲得過江蘇省雙創計劃、江蘇省傑出青年基金、國家傑出青年科學基金等資助。2021年獲中國物理學會(hui) “黃昆物理獎”。
搭積木並不稀奇,但在原子世界裏“搭積木”卻令人難以想象。南京大學物理學院的一間實驗室裏,在一台改裝過的顯微鏡下,南京大學教授、博士生導師繆峰將石墨烯、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(shu) 。
“原子積木”有什麽(me) 用?這是一個(ge) 從(cong) 原子世界出發,研發新材料,實現新屬性和新功能的前沿領域。“單個(ge) 原子太小,看不見也摸不著,將其組成一個(ge) 片層就能看到。”繆峰說,把金屬、半導體(ti) 、絕緣體(ti) 等不同類型的原子片層疊加起來,會(hui) 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(hui) 得到一種全新的口味。
2022年9月,國際頂級學術期刊《自然》在線發表了繆峰團隊在量子模擬前沿的最新突破——把兩(liang) 個(ge) 石墨烯雙原子層以旋轉180度+0.75度的角度疊加,施加一個(ge) 垂直電場後,得到了一種全新的量子材料,並首次觀測到量子“中間態”。這一創新成果,未來有望應用於(yu) 人工智能硬件技術開發領域,改變人們(men) 的生活。
從(cong) 小立誌學習(xi) 物理,大學畢業(ye) 後瞄準二維材料領域前沿
2004年夏天,南京祿口國際機場,看著兒(er) 子背起行囊出國留學的背影,繆峰的父親(qin) 不禁感歎:以後再想見到兒(er) 子怕是難了。但繆峰堅定地告訴父親(qin) ——自己一定會(hui) 回來的。“我從(cong) 小內(nei) 心就比較篤定,知道自己喜歡什麽(me) 、要做什麽(me) 。”繆峰說。
繆峰,1982年出生於(yu) 江蘇省南通市海安縣。小時候,父母工作忙,他就喜歡搗鼓製作一些小玩具,對生活中的電子產(chan) 品都特別感興(xing) 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,跟小夥(huo) 伴們(men) 一起玩。上小學時,他就把家裏的電視機拆了,研究裏麵的電路板;雷雨天,家裏的保險絲(si) 燒斷了,每次都是他自己動手更換。
高中畢業(ye) 時,父母想讓繆峰報考醫學院,但他毫不猶豫地填報了南京大學物理學係(現南京大學物理學院)。本科畢業(ye) 後,他又按照自己的想法,出國攻讀物理學博士學位,選擇了當時還很少人關(guan) 注的二維材料領域,圍繞其基礎物理性質開展研究。
二維材料是世界上最薄的材料,厚度僅(jin) 有一個(ge) 原子。“要在實驗中獲取這樣薄的材料非常具有挑戰性——需要用最鋒利的‘刀’才能‘削’出來。在實驗過程中,我和導師一起邊幹邊學。”繆峰說。
博士畢業(ye) 後,繆峰出人意料地選擇到產(chan) 業(ye) 實踐中鍛煉自己。“我想換個(ge) 視角,學會(hui) 從(cong) 產(chan) 業(ye) 發展的角度判斷基礎研究的價(jia) 值。”繆峰說。
博士後階段完成後,繆峰的同學和同事有很多都留在了國外知名高校任教,或者創業(ye) ,但繆峰選擇了回國,在2012年回到母校南京大學物理學院任教。
“這個(ge) 決(jue) 定其實早在8年前出國留學時就做出了,一直不曾改變。”繆峰說。
敢闖敢試,在基礎和應用領域間“架橋”,攻關(guan) 視覺傳(chuan) 感器等項目
回到南京大學以後,繆峰按照自己所學的兩(liang) 個(ge) 細分領域——二維材料基礎物性和智能器件,分別招收學生和培養(yang) 人才。這兩(liang) 個(ge) 領域之間幾乎沒有學術關(guan) 聯,一個(ge) 是從(cong) 0到0.1的原創性基礎研究,另一個(ge) 是從(cong) 1到10的產(chan) 業(ye) 化應用研究。但回國4年後,經過不斷的探索,繆峰打算在這兩(liang) 個(ge) 領域之間搭建起一座“立交橋”。
“我專(zhuan) 門設立了一個(ge) 從(cong) 0.1到1的交叉方向,打破基礎和應用兩(liang) 個(ge) 方向之間的壁壘。”繆峰說,這樣一來,基礎研究方向的學生就會(hui) 關(guan) 注應用落地等實際需求,應用研究方向的學生也會(hui) 關(guan) 注基礎領域的突破。一類新型的視覺傳(chuan) 感器,就是這種“融合”的產(chan) 物。
“人的眼睛之所以能一邊看一邊識別判斷,是因為(wei) 在視網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,當光線照進來時,會(hui) 將光轉變為(wei) 正負兩(liang) 種不同的電信號。”繆峰解釋說,用“原子積木”拚成的新材料,如果能夠模擬視網膜的雙極細胞,實現對光的正負響應,就可能變得像人眼一樣“聰明”。
從(cong) 2017年開始,繆峰團隊開始攻關(guan) 視覺傳(chuan) 感器的科研項目,其應用有望在智慧交通、智能安保等領域發揮重要作用。“目前,我們(men) 已設計出耐高溫憶阻器、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(cong) 設計圖紙到實驗室原型再到生產(chan) 線,實現初步應用一般需要三到五年。”繆峰說。
精神傳(chuan) 承,引導學生誌存高遠,成長為(wei) 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物理學院前輩邢定鈺院士的支持。
“兩(liang) 個(ge) 學科的融合發展,本身就很有挑戰性——不能一頭高一頭低,否則會(hui) 基礎不牢;搭建‘橋梁’更是難上加難——要修得平、跑得穩,不然難以成功。”繆峰說,他曾經對要不要選擇最具挑戰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(ge) 院士團隊在二維材料原材料合成上有新技術,邢定鈺牽線搭橋幫助雙方開展合作,為(wei) 後續研究提供了高質量的樣品。
“讀本科時,邢院士給我們(men) 上統計物理課,很多公式都是現場推導的。他對教學的嚴(yan) 謹、對科研的執著,深深影響了我。”繆峰說,他從(cong) 邢定鈺院士年輕時留學的故事中,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(chuan) 遞給了更多年輕學子。
“國家發展需要科技實力的支撐,我們(men) 一定要誌存高遠,成長為(wei) 對國家有用的人。”去年秋季學期的一次大會(hui) 上,繆峰向學生們(men) 講起了自己和前輩的科研經曆,“要有與(yu) 全世界最好的團隊賽跑、並跑,甚至領跑的決(jue) 心,要有敢於(yu) 攻克世界科學難題的精氣神!”
入職10年,繆峰已帶出近20名博士畢業(ye) 生。學生們(men) 遇到科研難題,繆峰都會(hui) 耐心地指導、幫助,有時甚至一起加班到淩晨,“我想告訴學生在關(guan) 鍵環節不能後退,也想讓他們(men) 知道,大家是一個(ge) 團隊,在學術道路上要一起攜手奮鬥。”
2014級博士生小高,麵試時的表現不太好。“我原本拒絕了他,但他一次次表示很想加入我們(men) 團隊,讓我想起了年輕時的自己。”繆峰說,他被這份真誠與(yu) 執著打動了。小高入學後,繆峰一直引導他將這份執著精神投入到科研創新上。
搭建一回“原子積木”,需要好幾天不間斷的工作,隻要一步出錯就要推倒重來。為(wei) 此,小高晚上經常睡在實驗室,力求把工作做到完美,讀博期間就有了多項重要成果。“現在,小高正在國外做博士後,他學成後也將回國效力。”繆峰話語中透著自豪。
學以報國是最大動力(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,他並不是單純地想安慰父親(qin) ,他在出國前就已下定決(jue) 心,一定要回來。去,就是為(wei) 了回。
一次次選擇全新研究領域,一次次向科學高峰發起衝(chong) 擊,學以報國是他最大的動力。不能把搞科研僅(jin) 僅(jin) 當成是發幾篇文章,那樣對國家無益,對學科發展無益,他不願那樣做。繆峰經常對自己的學生說,要堅定學術理想,更要立足於(yu) 國家需求、民生需求,要將個(ge) 人成長同國家發展緊緊地聯係起來。他是這樣說的,也是這樣做的。
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