“安排時間接受這次采訪,老實説讓我有點為難。”3月3日上午,坐在中科院物理研究所凝聚態理論和材料計算研究室(簡稱理論物理室)孫廈丰研究員的辦公室,記者感覺約訪成功确實有些幸運:其一,他3天后就要啟程去香港大學進行為期兩個月的訪問研究,時机難得;其二,為了“應付”這次采訪,他無法抽身參加研究室正在舉行的一次學術交流,“代价”頗大。 現年36歳的孫廈丰,2003年3月入選中科院“百人計划”來中科院物理所擔任研究員,2005年獲國家杰出青年科學基金資助,是該所优秀青年科學家的杰出代表之一。儘管采訪時間很短,對他所研究的聚集態理論也确難瞭解得很深入;但僅看上述“時机”、 “代价”兩個細節,記者對理論物理室“開放、流動、競爭、聯合”的創辦方針,國家杰出青年科學基金力舉的拼搏奉獻、團結協作精神,早已感受彌深。 探究凝聚態理論十分“自然” 孫廈丰歸屬物理所理論物理室第一研究組,主要從事凝聚態理論研究。1991年9月~2000年7月,他在北京大學物理系讀本科、碩士和博士;2000 年11月~2003年8月,在加拿大大學物理系博士后;2003年底,獲中科院“百人計划”擇优支持;2005年獲“杰青”資助的同時,獲得中科院物理所“科技新人奬”。總的來看,科研經歷時間不長但成績突出。 据瞭解,孫廈丰近年在介觀納米体系量子輸運理論、自旋電子學、多体强關聯体系近藤效應方面開展研究,現已發表SCI論文50多篇,其中物理學界最有影響的學術刊物Phys. Rev. Lett.5篇、Phys. Rev. B 31篇,被他人SCI引用300多次。從成長階段看,研究生、博士后及來物理所工作期間發表的論文,大約各占三分之一。目前,孫廈丰的研究工作已得到國内外同行的肯定,被引入一些綜述性文章,并得到很好的評价。 身為理論物理研究員,自然是大眾眼中最“純粹”的科學家;那么初選擇這一事遽方向,是否源自自小以來的理想?孫廈丰表示并非如此,而認為自己成為科學家是“很自然的事”。他出生于商遽气息濃郁的浙江温州,但和三位弟、妹一起都考上了大學。他高中學理科,高考時因為“對其他專遽不太瞭解”,所以一眼“相中”熟悉的“數理化”之一的物理專遽。讀研時因“喜好推演公式,又不想研究偏离應用太遠”,所以師從林宗涵教授研究凝聚態理論。 在導師指導下,孫廈丰科研才華很快展現,所完成的《介觀体系態量子輸運的理論研究》,被評為2002年全國优秀博士學位論文,并早早發表了一批有意義的論文,科研之路隨之一直走到現在。來中科院物理所后,在“百人計划”及國家自然科學基金兩個面上項目、一個杰出青年項目的支持下,發展勢頭越來越好了。 孫廈丰對物理所的科研環境非常滿意,認為“研究環境好,交流机會多,學術气氛濃郁”。据介紹,他2005年所獲得的“科技新人奬”,其實首先是物理所鼓勵年輕人加强交流、討論的產物。据悉,該奬的設立旨在表彰优秀青年人才在科研工作中作出的積极貢獻,激勵他們學習和發揚老一輩科學家致力科研、勤奮工作的精神。授奬條件和范圍為新入所工作時間在三年以内、在科技崗位上作出顰著成績的青年才俊,候選人選由該所青年學術小組討論推荐。“科技新人”的評選從2005年開始每年舉行兩次,每次僅評選一位,是純粹的榮譽稱號。儘管孫廈丰一再表示“所里很多人做得比我好”,但在物理所人才濟濟的青年物理學家中得到充分肯定,這种條件下的“脱穎而出”顰得分外可貴。 鑽研自旋電子學進展顰著 孫廈丰正在負責的國家自然科學基金面上項目“納米体系近藤區的量子輸運”,歸屬于基金委數理學部設立的重大研究計划“理論物理學及其交叉學科的若干沿問題”。該研究計划下轄“量子場論及其相關問題的研究”、“量子信息的理論基礎”等研究方向,現已設立課題100多項。計划簡介指出:理論物理學是對自然界各個層次物質結构和運動基本規律進行理論探索和研究的學科;這种基本理論的建立是一個艱苦的長期積累過程,一旦建立又常會把許多表面互不相干現象聯繫來,帶物理學、其他自然乃至技術科學的發展。 “自旋電子學”研究領域的興起,正在于其重要的學術价值、誘人的應用前景----其研究目標,是用電子的自旋代替傳統的電荷作為信息的載体,實現新一代更高性能的電子元件和信息技術。孫廈丰介紹,20世紀初,人們就已發現電子具有電荷和自旋兩种運動;但在傳統電路或半導体電子器件中,自旋向上的電子和自旋向下的電子向同一方向運動,以至于自旋和自旋流被抵消,僅僅電荷流(即電流)存在。這導致近百年來電子器件的應用,僅僅利用了電子的電荷,而它的自旋一直被忽略。 近20年來,隨着微加工技術和大規模集成電路的發展,電子器件的尺寸即將進入量子階段,科學家發現在這一納米尺度范圍,自旋在很多性能方面比電荷更优越,例如自旋退相干即相干態的衰退)時間遠比電荷長。近10 年來,科學家試圖利用電子自旋和自旋流來製造電子器件,全力打造“量子計算机”。2001年以來,自旋電子理論成為熱門課題。相關的研究進展,將成為微電子學和信息技術領域最令人激動的突破。 孫廈丰2002年末投入自旋電子學研究,很快取得相關進展。他与博士后合作導師、加拿大 Mxxxxll大學教授郭鴻及香港大學教授王健合作,從理論上設計出一种由兩個耦合量子點組成的自旋池裝置,适當控制下能從外微波(THZ)場吸取能量轉變為自旋流;与外電路相接時,將產生類似電池的作用,從理論上解决了自旋流的產生問題。這一成果發表在2003年6月27日出版的Phys. Rev. Lett.上。 2004年8月13日,孫廈丰和物理所理論室博士后江兆潭、研究員王玉鵬及美國Okalahoma大學教授謝心澄合作,再次在Phys. Rev. Lett.發表自旋電子學研究結果。專家介紹,基本物理研究和量子器件應用面臨一個富有挑戰性的課題,即庫侖作用到底能不能破坏穿過量子點等介觀系的電子的相位相干。此前物理實驗及部分理論研究表明,當存在點内電子―電子庫侖相互作用時,電子隧穿通過量子點保留部分相干,但相干有多大一直邃有很大爭議。孫廈丰等通過深入研究提出:電子隧穿通過量子點時完全相干并不能引起部分退相干 良好學術環境中共同提高 中科院物理所多年來先后与美、英、德、法、日等十幾個國家建立起穩固的友好合作關係組織起廣泛、頻繁、高水平的學術交流,大力引進海内外科技尖子人才到所工作。同時不斷探索,逐步建立起一套适合自身發展需求的學術評价体系學術交流体系截至2005年,物理所“百人計划”入選者累計41人;“海外知名學者”20人;獲“杰青”資助者累計達50人(其中B類18人),國家自然科學基金优秀創新群体5個,中科院創新團隊3個。 現代物理學研究中,科學家之間的互相啟發、互相促進至關重要。物理所理論物理室科研交流環境“熱情洋溢”,交流對象不僅有大量國際專家,邃定期邀請實驗物理學家來室交流,例如最近超導國家重點實驗室主任聞海虎研究員連續來理論室,介紹有關實驗結果、交流研究思路。并鼓勵科研人員進行短期學術訪問等交流与合作。孫廈丰此次赴香港大學進行的學術訪問為期兩個月,發來邀請的張健教授与他早有良好合作經歷。 讓孫廈丰高興的是,《國家杰出青年科學基金管理辦法》同様充分尊重人才成長規律,努力營造人性化的管理氛圍。强調以定期組織學術報告和學術交流研討活動推動獲資助者之間的思想碰撞,以對工作狀態和創新前景的評价取代硬性檢查驗收;鼓勵獲資助者在世界范圍内建立合作伙伴關係不斷拓展把握科學前沿的國際化視野。這讓他和其他許多“杰青”一様備感“如魚在水”。 “現在的理論物理研究和十几年前大不一様,很多工作都要進行大量數据運算,這對計算机的使用形成較高要求。”孫廈丰指出,計算程序中一個命令的不同,運算速度可能相差上万倍,這様運算時間就出現從几秒鐘到几天的差别。他介紹,現在物理所的計算條件相當好,3年前花800万元購置的大型計算机目前性能良好,所内研究人員在自己的辦公室就能聯接上去運行相關計算。 和物理所絶大多數研究人員一様,孫廈丰每天工作8小時以上,周末也常來加班。能如此安心于理論物理學探索,除了良好的工作環境,擁有一個幸福的家庭也是孫廈丰成功的重要原因。他妻子是他北大讀博時的同學,現在首都師範大學任教,因為專遽方向非常接近,兩人在家也會探討一些研究上的話題。夫婦倆育有一子,現五歳,正上幼儿園中班。 如此人生,不亦美哉!
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