張堯:十萬分之一髮絲上的“光舞者”
單個分子是如何在奈米尺度上發(fā)光以及在光的作用下發(fā)生極化、激發(fā)、散射等各種不同光學(xué)響應(yīng)的?簡單而言,這就是中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心特任研究員張堯的日常研究工作。
奈米尺度指的是一米的十億分之一,相當(dāng)於頭髮絲的十萬分之一,在張堯看來,要在這樣小的空間範(fàn)圍內(nèi)研究單個分子的光學(xué)行為,並非易事,卻也是一件很有意義的事情。
“光與物質(zhì)之間的相互作用影響著我們生活的方方面面,大到光合作用、太陽能發(fā)電、環(huán)境檢測等,小到螢?zāi)弧⑽⒉t等,歸根結(jié)底,都是靠光的作用來實現(xiàn)的。”張堯這樣定義這項工作的現(xiàn)實意義。
研究“無限可能性”的癡迷者
張堯是85後。2014年,在獲得中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)理學(xué)博士學(xué)位後,張堯遠(yuǎn)赴西班牙材料物理中心從事博士後研究。3年後的2018年1月,張堯?qū)W成歸國,回到中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)從事研究工作。
從專業(yè)而言,張堯的研究領(lǐng)域為單分子科學(xué)與奈米光子學(xué)的交叉領(lǐng)域,屬於基礎(chǔ)學(xué)科研究。
張堯認(rèn)為,基礎(chǔ)研究雖看起來更“務(wù)虛”一點,研究的對象通常離實際生活很遠(yuǎn),無法産生直接的實際價值,看起來好像更多是為了滿足科學(xué)家的好奇心。但實際上,基礎(chǔ)研究的魅力正是在於其“無限可能性”。一個新的科學(xué)概念、新的科學(xué)現(xiàn)象,往往就像一個新生的嬰兒,看起來沒有什麼用,但卻有發(fā)展為各種可能的潛力。
張堯便是探索這科學(xué)“無限可能性”中的一位癡迷者。
然而,探索科學(xué)奧秘的路往往並非一帆風(fēng)順,不僅需要紮實的知識儲備和理論素養(yǎng),也需要堅韌不拔的毅力和決心,更需要懷疑一切的思維和魄力。
讀博期間,張堯參與到“單分子拉曼光譜成像”課題組。在當(dāng)時,國際公認(rèn)的單分子拉曼光譜成像空間解析度至少有幾個奈米,甚至十幾個奈米。而張堯所在課題組獲得的單分子拉曼成像解析度卻可以達到亞奈米(0.5nm以下)量級,大大超出了當(dāng)時的研究報道和理論預(yù)測。
為了解開該現(xiàn)象背後的物理機制,查清楚高空間解析度的來源,張堯和課題組其他研究成員熬夜處理數(shù)據(jù),不斷改進實驗方案,對各種可能性逐一排查,通過理論結(jié)合實驗的方式,最終確認(rèn)了單分子的非線性光學(xué)過程可能是造成異乎尋常高空間分辨的主要原因。
張堯事後説,當(dāng)時最大的困難其實是來源於心理上的壓力?!拔覀兊难芯拷Y(jié)果要打破的是科學(xué)界對光學(xué)手段空間解析度的共識,挑戰(zhàn)已經(jīng)被廣泛接受了的奈米光學(xué)成像技術(shù)的極限,這樣重磅的成果,如果沒有確鑿的實驗證據(jù)和合適的理論依據(jù),是很難有説服力的。”
在討論分析的過程中,團隊成員甚至曾一度懷疑是因為儀器設(shè)備和測量手段的問題,導(dǎo)致得出的並不是真實的光學(xué)解析度。
“好在我們堅信了實驗的客觀事實和自己的判斷,在摸索清楚單分子拉曼成像的規(guī)律以後,越來越多的可重復(fù)的單分子成像圖樣被我們一步步實現(xiàn)?!睆垐蚋锌Q,那種撥雲(yún)見日的喜悅和成就感,無法替代。
回首這些年,張堯總結(jié)自己堅持下來的因素,歸結(jié)為兩點:不盲信權(quán)威的魄力和持之以恒的毅力。
科學(xué)探索是一個未知的過程。一個開創(chuàng)性的工作,往往意味著沒有多少經(jīng)驗可供參考依循。
“因為沒有經(jīng)驗可循,我們在分析實驗數(shù)據(jù)的時候其實是走了很多彎路,也做了很多無用功,很容易讓人産生挫敗感,但正是因為一直堅信‘天道酬勤’、‘功不唐捐’這兩句話,相信付出的勤奮和努力都不會白費,這才有了最終的開拓性成果?!睆垐蛱寡浴?/p>
核心技術(shù)要不來 強國之夢靠拼搏
科技是國家強盛之基,創(chuàng)新是民族進步之魂。
黨的十八大以來,習(xí)近平總書記多次強調(diào)科技創(chuàng)新的重要性?!霸谖覈l(fā)展新的歷史起點上,把科技創(chuàng)新擺在更加重要位置,吹響建設(shè)世界科技強國的號角?!?/p>
2016年5月30日,習(xí)近平總書記在全國科技創(chuàng)新大會、兩院院士大會和中國科協(xié)第九次全國代表大會上發(fā)表重要講話時指出,科技是國之利器,國家賴之以強,企業(yè)賴之以贏,人民生活賴之以好。中國要強,中國人民生活要好,必須有強大科技。
作為一線科技工作者,張堯?qū)Υ松钣畜w會。“科技創(chuàng)新的重要性,在我看來主要包括兩點:一個是科學(xué)技術(shù)的重要性,一個是創(chuàng)新的重要性。科學(xué)技術(shù)指向當(dāng)下,創(chuàng)新著眼未來?!睆垐蛘h。
科學(xué)技術(shù)是第一生産力,科學(xué)技術(shù)對於推動社會發(fā)展的重要性不言而喻。
“過去,我國對於西方先進科學(xué)技術(shù),從學(xué)習(xí)和引進,到模倣和追趕,這個過程雖然國計民生也得到快速發(fā)展,但想要進一步掌握西方核心科學(xué)技術(shù)的時候,就遇到了西方的技術(shù)壁壘,前段時間的‘晶片’事件就是一個例證?!睆垐蛘劦馈?/p>
張堯認(rèn)為,科技創(chuàng)新的重要性毋庸置疑,因為只有掌握了核心技術(shù),我們才能夠不受制於人,國家和民族才能夠更自由地發(fā)展。
近些年,我國在科技人才引進、培養(yǎng)、扶持等方面出臺了一系列相關(guān)政策法規(guī),加大支援力度和政策傾斜,成效顯著。
作為海歸人才,張堯看到越來越多的青年科研人員踏上回國之路。
“國內(nèi)現(xiàn)在提供的條件,無論是待遇、經(jīng)費、實驗室等,都很有競爭力,這也是吸引人才回流的一個重要因素。我個人覺得,大量的人才能夠回歸祖國,從長遠(yuǎn)來看,對國家整體科研實力的提升,進而促進社會的發(fā)展,積極意義明顯?!睆垐蛘h。
黨的十八大以來,我國在諸多科技創(chuàng)新領(lǐng)域方面成就巨大,層出不窮,天眼探空、神舟飛天、墨子傳信、高鐵賓士、北斗組網(wǎng)、超算發(fā)威、大飛機首飛等等如雨後春筍般涌現(xiàn),上天入海,涵蓋廣泛。
巨大成就背後,既有老一輩科研工作者的遠(yuǎn)見卓識和深刻洞察力,也有著新一代青年科研人員的精神傳承和不懈奮鬥。
張堯感慨道,科研路途的前進,是一個厚積薄發(fā)的過程,是數(shù)十年的承續(xù)積澱。
作為科技人員,張堯深刻感受到近年來中國與西方在科技領(lǐng)域差距的縮小甚至消失。因為從事基礎(chǔ)科學(xué)方面的研究,張堯?qū)χ型饪萍疾罹嗟母惺芪⒑跗湮ⅲ驗檫@本身基本上不存在什麼“技術(shù)壁壘”,而國家近些年也加大了在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的投入,這為科研人員在基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域取得更大的進展提供了保證。
“習(xí)近平總書記曾説,實踐反覆告訴我們,關(guān)鍵核心技術(shù)是要不來、買不來、討不來的。對科研人員而言,不斷突破關(guān)鍵核心技術(shù)才是讓中國領(lǐng)航全球的關(guān)鍵?!睆垐蛘h。
青年一代有理想、有本領(lǐng)、有擔(dān)當(dāng),國家就有前途、民族就有希望。
張堯覺得,作為青年科技工作者,研究探索的是最前沿的科學(xué)技術(shù)問題,更需要把自己的研究方向與祖國的需求聯(lián)繫起來,這樣才能做到有理想,不忘初心。
路漫漫其修遠(yuǎn)兮,一個國家、民族的科研之路何嘗不是。令人歡欣鼓舞的是,在今天這個新的歷史起點上,建設(shè)世界科技強國的號角已然吹響,張堯,正和他的同行們,在號角錚錚中搏擊潮頭。 (中國青年網(wǎng)記者 李川)