面对国际前沿增强话语权

点赞:4101 浏览:13418 近期更新时间:2023-12-23 作者:网友分享原创网站原创

“在专利申请这件事上,不能太过完美主义.也许我们所申请的专利不一定所有都能被应用,但只要具有应用的可能,就要保护起来,以免日后发展受限制.”北京大学物理学院量子材料科学中心博士生导师、研究员、副教授王健如是说.

刚过而立之年的王健,对待专利申请和知识产权保护,讲究的是未雨绸缪;而对待科研,他则认为是在强烈好奇心的驱使下做出的努力.

知难而上

1997年,王健考入山东大学,随后进入山东大学物理学院物理基地班.2001年,保送至中国科学院物理研究所,师从中国科学院院士薛其坤教授.2006年7月,完成博士论文答辩,随即远赴美国宾夕法尼亚州立大学纳米科学中心进行博士后研究,其导师为美国科学院院士、物理系杰出教授MosesChan.2007年,拿到中科院物理研究所凝聚态物理博士学位.2010年4月,任美国宾夕法尼亚州立大学纳米科学中心副研究员.同年,接受了北京大学量子材料科学中心研究员的职位.

单从这份简单的履历来看,王健的科研生涯似乎足够顺畅.且不说中科院物理研究所在国内的地位,他从事博士后研究的宾夕法尼亚州立大学,其物理系科研实力位列全美前十,尤其纳米技术研究更是在全美享有盛誉.根据SmallTimesMagazine的调查结果,该大学已经第二次在纳米技术研究领域独占鳌头.然而,在一贯强大的科研支持背后,却有着鲜为人知的艰难.“凝聚态物理,其实偏重于材料科学,主要研究材料的物理性质.”王健介绍说,“在中科院物理所是硕博连读,一共5年,第一年不用进实验室,但要学完这几年需要的所有课程.实验过程中,我申请过6项专利,但第一作者的论文不是很好,而对我们来说有影响力的SCI论文又是十分重要的.”从学到做,他坦言压力极大,遇到过不少挫折,但对于未知科学世界的好奇促使他迎难而上,逐渐在纳米体系的超导近邻效应和拓扑绝缘体等量子输运领域做出了开拓性的成果,在国际同龄青年科学工作者中明显处于领先地位.如在拓扑绝缘体的电子输运方面首次定量引入电子一电子相互作用的量子修正;率先在拓扑绝缘体与超导体的相互作用领域取得了实验上的突破;首次在实验上观测到单晶铁磁(钴和镍)纳米线与超导纳米电极间的长程铁磁超导相互作用和在相变点的电阻异常峰,该结果为当前新兴前沿领域铁磁一超导纳米异质结构物性研究中的重大突破,进一步推动了该领域的发展;在实验上研究了单晶金属(金)纳米线中超导长程近邻效应诱导的超导特性,发现了新的窄能隙的超导态和在磁场引发的超导相变过程中的微分磁阻振荡行为;实验发现单晶半金属铋纳米线在低温下(1K左)显示超导特性,并观测到磁场下的量子振荡行为,结果表明在超导温度以下铋纳米线的表面存在奇异的超导一金属共存态;通过实验揭示了形貌对于单晶超导铅薄膜超导电性的影响;系统研究了铅纳米桥结构电输运特性,发现了新奇的超导行为;首次实验上研究了单晶超导铅薄膜与高掺杂硅的界面效应,并观测到巨大磁阻现象;参与改造了 套超高真空分子束外延系统并用其成功实现了II-VI族半导体薄膜的生长;作为主要完成人之一设计搭建了一套超高真空分子束外延-双探针扫描隧道显微镜.低温强磁场(裂磁)联合系统.


经过多年的锤炼,他已不复当年初出茅庐的青涩.近4年来,他已发表了近20篇高质量SCI论文,其中第一作者及通讯作者文章10多篇,包括1篇NaturePhysics,1篇PhysicalReviewLetters和一篇NanoLetters.2011年,在物理领域最具影响力的美国物理学年会三月会议上,王健应邀做了特邀报告.此外,他不仅多次受邀在其他重要国际会议上作报告,还被聘为ACSnano(影响因子:9.855)等近十种国际著名SCI学术期刊审稿人.

走向前沿

2011年9月,王健在国外的工作将收尾,届时,他将在北京大学国际量子材料中心开展纳米尺度的低维量子材料电输运特性研究,具体指向“纳米异质结构中超导和铁磁的相互作用”、“金属半金属纳米线中的超导近邻效应与新奇超导特性”以及“单晶拓扑绝缘体薄膜与纳米线中的量子输运与近邻效应”.

以此为研究方向自然是有原因的.“铁磁,超导纳米结构中的超导铁磁相互作用是当前科学界方兴未艾的重要前沿领域.在常规超导体中,超导温度以下自旋相反的电子会组成库伯对.而在铁磁体中,电子以自旋极化的方式出现.因此,当超导铁磁相互接触的时候,超导体中的库伯对在铁磁体中只能拓展几个纳米的尺度.然而,近来越来越多的实验指出在纳米尺度超导/铁磁异质杂化结构中,在一定条件下超导库伯对能在铁磁体中传播几百纳米到微米量级的尺度,这就是所谓的长程近邻效应.国际上的理论研究认为,这个现象可能与铁磁/超导界面的P一波超导配对有关,但相关争论依然是国际研究中的热点.”而王健的前期研究也证明了该方向不仅有助于揭开纳米结构中超导铁磁量子态之间的相互作用机理,从而实现基础研究领域的重大突破,而且为基于电子自旋和超导无耗散的电子器件的研发提供了新的方向.

至于其他两个方向,无一不是国际前沿所关注的焦点.在“金属半金属纳米线中的超导近邻效应与新奇超导特性”领域,王健计划以单晶纳米线一超导电极体系为基础,采用不同的超导电极和不同的金属纳米线,改变对应的各种参数,从而实现一维超导体的人工设计,同时,开展各种超导电极对单晶半金属纳米线的影响和近邻效应的研究,争取在国际上取得相关领域的领导地位.

对“单晶拓扑绝缘体薄膜与纳米线中的量子输运与近邻效应”研究,王健一方面重点探寻拓扑绝缘体与超导体的纳米异质结构中的Maiorana费米子及可能的拓扑量子计算,在纳米铁磁拓扑绝缘体异质结构中探索自旋流的特性以及相应的自旋电子学;一方面计划在高质量拓扑绝缘体薄膜以及纳米线上制备超导电极和铁磁电极,期望在最关键的问题上给出最重要的结论和解释,推动拓扑绝缘体尤其是纳米尺度拓扑绝缘体领域的进一步发展.不仅如此,他还计划在“电极与纳米线之间的电接触问题”等关键性问题上取得突破,以期在新的纳米异质体系中发现新的现象和物性.

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对于未来的发展,王健的研究计划排得满满的.三到五年,在北大组建国际领先的低温强磁场物性测试实验室、样品制备实验室以及一流的学术团队!五到十年,在纳米尺度的量子材料领域做出国际一流的学术成果!他的自信源于长期以来扎实的学术基础,也源自北京大学对他不遗余力的支持.

“北大承诺会配备充足的启动经费和实验室,个人待遇也有相当的保障,这种对人才的支持和尊重,是我回国的重要原因,也是我前进的动力.”王健深知,一个合格的实验物理学家首先要具备充分的动手能力,“我希望能够多做一些原创性工作,带来一些科研突破,增强北大以及中国在国际科学界相应领域的话语权.当然,如果能够做出有应用潜力的创新性成果,最好是能申请相应的国内或者国际专利.”