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把“难出彩”的基础研究做精彩,张超凡的“不平凡之路”

发布时间:2017-06-10来源: 国防科大作者:王握文、贾朝星浏览:

  

      专家小传 

      张超凡,1986年出生,国防科技大学光电科学与工程学院青年科技专家,从事物理学基础研究,先后在《自然·物理》《自然·通讯》《物理评论快报》等国际顶尖期刊发表原创性论文21篇,参与承担国家自然科学基金和军队装备型号等项目研究。

  提起张超凡,人家都羡慕他的求学历程:

  2008年从国防科技大学本科毕业后,凭着优异学业,直接进入瑞典乌普萨拉大学攻读博士学位。

  又因为在原子分子物理研究方面的突出成果,获得赴美国斯坦福大学做博士后研究的机会。

  今年5月,已经学成回国的张超凡,

  以共同第一作者完成的“量子自旋霍尔效应”的论文,被国际物理界顶尖期刊《自然·物理》接收录用。他在该领域的多项原创性基础研究成果,又让人羡慕不已。

  提起“霍尔效应”,大家或许并不陌生。

  2013年,由清华大学薛其坤院士领衔完成的“量子反常霍尔效应”研究报告,在《科学》杂志发表,这是发现反常霍尔效应130多年后,首次实现的反常霍尔效应的量子化。被视为“世界基础研究领域的一项重要科学发现”。

  如今,张超凡和研究小组在0.6纳米单层薄膜上发现的“量子自旋霍尔效应”,是以中国学者为主的研究人员,在该领域的又一次重要科学发现,未来有望实现电子设备速度与精度的数量级提升,带来材料和信息领域的一次革命性突破。

  

  “现在我思考的问题是,如何把基础研究成果应用于国防关键技术攻关,这是回国后的重要研究课题。

  张超凡说,推进先进武器装备发展,必须要以基础研究为支撑,才能进一步提升国防科技自主创新能力。

  1986年出生的张超凡,从小就是一个“军事迷”。

  2004年,怀着参军报国的梦想,

  他实现了考入国防科技大学的“小目标”,

  他的“大目标”则是成为一名军事科学家。

  向着这个“大目标”,张超凡如他的名字一般,

  力争一步步“超越平凡”:

  读本科时,学习光电技术的他,

  琢磨出一种图像加密技术,凭着这一成果,

  他获得“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛一等奖。

  2008年本科毕业时,

  张超凡被免试推荐攻读硕士学位,

  同时向瑞典乌普萨拉大学递交留学申请,

  对方看了他的资料后,竟同意让他直接攻读原子分子物理专业博士学位。

  不过,“不平凡之路”走到这里也遇到了小纠结,

  国外导师给张超凡确定了一个十分“冷门”的研究方向――“气相团簇”。

  第一次听到这个专业名词,张超凡不明就里。

  有人劝他:这个方向的基础研究很难“出彩”,

  搞不好博士学位都拿不到,

  还是慎重考虑考虑吧。

  但张超凡更关心的是,

  这项研究对军队科技发展是否有用?

  “那还用说,没有物理学的突破,哪有武器装备的发展进步?”

  国内导师许晓军教授的一句话,

  让张超凡下定决心:只要将来军队用的上,

  就要把“难出彩”的基础研究做“出彩”来!

  

  来到异国他乡,张超凡像一只辛勤的蜜蜂,

  如饥似渴地采集知识的“花蜜”。

  导师斯温松教授对这位勤奋好学的中国学生十分满意,特别为他申请了瑞典对外交流委员会奖学金,以此作为对张超凡的鼓励。

  张超凡果然不不负众望,在接下来的研究中,

  他凭着一股子韧劲和顽强作风,

  以超出别人几倍的实验量,在盐团簇结构、水团簇散射等基础研究方面,不断取得新的突破。

  4年中,以第一作者先后在《物理化学学报》《物理评论B》等期刊发表了6篇高水平论文。

  在瑞典,有两篇这样的论文即可毕业,

  张超凡的突出成绩,

  使他成为当年瑞典仅有的两名 “瓦伦堡基金会奖学金”获得者之一。

  国外该领域内的专家们都对张超凡赞誉有加:

  瑞典诺贝尔物理学奖评委会主席莫特松教授认为张超凡“在非常有挑战性的工作中取得了非常好的成果,展现了高效的、独立的工作能力。”

  瑞典皇家科学院院士琳道教授主动推荐他到美国斯坦福大学做博士后研究。

  琳道教授在的推荐信中称张超凡是“新研究领域的开拓者”“有理由相信他将是一个一流的科学家”。

  2014年7月,凭着琳道教授的介绍,

  张超凡来到美国斯坦福大学,

  从事更加“高冷”的“凝聚态物理”研究。

  在这个“高手云集”的高水平研究环境中,

  张超凡很快找到了感觉和自信,

  迅速开始了新的研究工作。

  把“难出彩”的基础研究做“出彩”,

  张超凡有一种不达目的不罢休的拼劲。

     为完成一项实验,他一连5天呆在实验室夜以继日攻关;

  为获取一组可靠的实验数据,他连续进行成百上千次反复实验;

  单层原子薄膜生长难以控制,他把生长时间控制精确到秒。

  坚忍不拔、锲而不舍地探寻科学奥秘,

  科学之光也格外眷顾执着追求科学的人。

  两年半时间里,张超凡的研究成果在《自然·通讯》《物理评论快报》《纳米快报》等顶级期刊接连发表,

  特别是他与研究小组在0.6纳米单层薄膜上发现的“量子自旋霍尔效应”,他们生长出了高质量的单层薄膜,在世界上首次确认了二维材料量子自旋霍尔效应的存在。

  这一重要科学发现,为深入研究量子自旋霍尔效应开启了一个崭新途径,该领域多个国际研究小组已开始跟进,物理界顶尖期刊《自然·物理》很快发来接受刊用函。

  张超凡以共同第一作者的身份,将中国人的名字写进了量子自旋霍尔效应发现者名录中。

  异邦采花,中华酿蜜。

  2016年底,张超凡结束在斯坦福大学的博士后研究,提前一年回国,投身到科技兴军的宏伟事业中。

  如今,已经融入创新团队的张超凡,在国防科技大学量子信息学科交叉中心参与承担了3项课题研究,结合在基础研究方面的多年积淀,已开辟出新的研究方向。

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