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勇闯低维材料实验研究“无人区”

来源:  发布时间:2023-04-11

——记中国科学院物理研究所副研究员陈辉

李文博

 

 

百余年前,在哈佛大学顺利完成博士学业的中国物理学科先驱胡刚复,不顾同仁的挽留、待遇的丰厚,怀抱实业救国之心重回故土,穷尽半生奔波在建立我国第一个现代物理实验室、第一个物理研究所的理学教育之路上;百余年后,数十位优秀的青年物理学者相继接过镌刻先辈之名的胡刚复物理奖奖杯,如同接过历史的接力棒,为建设科技强国奋斗不息,中国科学院物理研究所副研究员陈辉便身在其列。对于此次获得胡刚复物理奖实验技术奖的感受,他只说了简单的8个字:“诚惶诚恐,再接再厉。”

但当深入谈起陈辉的科研工作时,他却开始滔滔不绝。“原子操控”“按需定制”“精准折叠”……这些神奇有趣的前沿词语共同填满了他和背后团队的日常生活,也足以构建出中国科学院物理研究所纳米物理与器件实验室(简称“实验室”)内一幅幅争分夺秒却井然有序的工作画面。

20199月,《科学》(Science)杂志上的一篇“喜报”引发业界震动。报道中详细叙述了陈辉所在科研团队通过结构力学的精妙设计与艺术灵感的完美结合,伴随着对石墨烯等二维层状材料的成功解理,将折纸艺术成功拓展到这种只具有单原子级厚度的“薄纸”中的过程。他们利用扫描隧道显微镜的操纵技术,实现了在纳米尺度上对于石墨烯的成功折叠,构筑出了一种新型的准三维石墨烯纳米结构,为发展新方法、探索新物态提供了新途径。

成果是杰出的,但在陈辉脑海中,关于这项“国际首次”工作的攻关记忆却并非是一帆风顺的。

陈辉迎来的首个考验有关环境。在其探索途中,恰逢实验室开展“改头换面”工程。不幸的是,整个实验室为数不多的几台不能随意搬离挪动的设备中,正好包括陈辉试验所采用的扫描隧道显微镜,因此他不得不在噪声下开展研究。本以为环境的困扰对科研者能否静下心的考验已经足够严格,但一段日子后,陈辉却发现科研工作伴随的不确定性更容易引发焦虑,“没有人能告诉你这项工作即将面临的关卡还有多少,更没有人能预知最终这项研究是否能取得符合预期的结果”。这时,导师高鸿钧院士的教诲便有如及时雨般醍醐灌顶:“做科研,就要做好‘十年磨一剑’的心理准备。”“所以那个时候,我总用一句话来勉励自己:既然是‘第一个吃螃蟹的人’,不论其酸甜苦辣,我都得自己咽下去。”所幸,上天总会青睐有恒心的人。在“冷板凳”上坚守了数年之后,陈辉最终迎来了职业生涯的甘美之春。

近两年,依托于实验室的优秀平台,陈辉相继取得了研究生涯中的重要突破:不仅与同仁合作成功搭建了一台30mK-矢量磁场-自旋极化扫描隧道显微镜-分子束外延联合系统;还首次在“笼目”超导体中发现了配对密度波,在原子尺度揭示了“笼目”超导体非常规超导态的独特性质。二者之间的联系就如同“证据”与“推论”般,前者的搭建为后者的发现奠定了坚实的平台基础。同时,在原子尺度揭秘新型层状笼目结构超导体的非常规超导态的独特性质,对研究配对密度波的形成机制及揭示其和非常规超导体超导机理的关联有着重大的意义。也正因如此,这一成果顺利入选了“中国科学院2021年第三季度科技创新亮点成果”。

陈辉曾表示,眼下这些成绩对自己而言都只是开端,未来还远、时间还长,若想在石墨烯、超导材料等前沿研究方向上众多“无人区”中留下自己的小印记,只有不懈拼搏一种途径。他说:“今天的祖国正在创新和科技发展的浪潮中逐波前行,生而逢时,我们更需步履不停。”

(责编:关弋)


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