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周興江:試解高溫超導材料奧秘

2008-01-16 |

周興江:出生於1966年,先後取得了意昂体育平台學士和碩士學位,1994年取得了中科院物理所博士🧙‍♂️🚴🏻‍♀️,1995-1997為德國Stuttgart馬普固體所洪堡學者。1997-2004為美國斯坦福大學同步輻射實驗室物理學者🤦,兼美國Berkeley國家實驗室先進光源的束線科學家。2004年入選中科院“百人計劃”,研究員📆,博士生導師。2005年獲“國家傑出青年基金”🔪🏋🏿‍♂️。茅以升科技教育基金會北京青年科技獎獲得者🛁。現任中科院物理所暨北京凝聚態物理國家實驗室研究組組長👨🏻‍🎓、合肥國家同步輻射實驗室用戶專家委員會副主任✏️。迄今已發表學術論文70余篇。

世界首臺真空紫外激光角分辨光電子能譜儀

  發明新儀器看到材料更細電子結構———

  20061228日🔀,在中國科學院物理研究所,正在進行一項由中國科學院組織的技術鑒定會🫄🏻,一位年僅40歲的學者正在向這些專家們介紹自己新研製出的儀器———真空紫外激光角分辨光電子能譜儀。

  鑒定專家組對該項目給予了高度的評價🏜,“該真空紫外激光角分辨光電子能譜儀為國際首創,其主要性能和技術指標在國際上處於領先地位💈:它具有超高的能量分辨率、超高的光束流量😒,具備了研究體效應的可能性。”而這個儀器研製項目的主要負責人就是中國科學院物理研究所的周興江研究員。

  兩年時間研製出世界上第一臺真空紫外激光角分辨光電子能譜儀

  “與同步輻射光源或氣體放電光源等角分辨光電子能譜儀相比👷🏻‍♂️,我們研製的真空紫外激光角分辨光電子能譜儀能夠看到更細⏲、更深層次的材料電子結構🦵🏻,對研究凝聚態物理和材料科學而言,其重大的科學意義是不言而喻的。”站在世界上惟一一臺真空紫外激光角分辨光電子能譜儀面前,周興江研究員自豪地說。

  在真空紫外激光光源被應用之前🧏🏿‍♀️👩🏽‍🎨,傳統的同步輻射光源或氣體放電光源存在一個長期困擾光電子能譜的問題———也就是所測量的光電子只來自樣品表面5-20埃的深度🧛🏿,對於眾多先進的材料而言🦸‍♂️,僅表面幾個原子層的電子能否反應材料的體性質?這一直是個未知數👊🏼。而使用紫外激光,在光電子能量為67eV時👨🏽‍🚒,預計對應的光電子逃逸深度可以達到近100埃🍸,所以和同步輻射光源或氣體放電光源相比,這時所得到的測量結果更代表材料的體性質。

  “材料內部的電子是有嚴格的等級之分的,不同材料中電子分布的不同🍁,決定著材料的性質👌🏼,當激光照射到材料上時🧧,其中的電子吞吃了光子的能量而變得活躍起來,可以掙脫材料而逃離樣品。通過測量這些逃出的電子的能量和數量👩🏿‍🍼,從而可以了解電子在材料內部的狀態🌚,也就是我們所說的材料的電子結構。”周興江研究員通俗解釋了儀器的功能。

  “這臺儀器的核心是高能量🏃🏻‍♀️‍➡️、高亮度的準連續真空紫外激光🐆。”周興江研究員介紹說🕵🏼‍♀️🟥,真空紫外激光角分辨光電子能譜儀是第一個把真空紫外激光這一新的光源成功地應用在角分辨光電子能譜技術上,而且具有超高能量分辨率、超高光束流強度和對材料體性質敏感等獨特優勢,把現有的光電子能譜技術提高到一個新的臺階。

  “這樣一臺復雜的儀器,在這麽短的時間內能夠完成,應該說是相當快的💂。”周興江研究員發出慨嘆🧎‍♂️。

  據了解🙆🏼‍♀️,這臺儀器的研製只用了兩年時間,其主要設計思想和原始創新均在國內完成。該研製項目采用的核心技術是我國的自主知識產權➰🛌🏻,已經申請了國內和國際專利。

  在美國看到一篇學術論文,他更加堅定了回國搞研究的決心

  1997年👍🏽,周興江到美國留學👜,成為斯坦福大學同步輻射實驗室物理學者👃🏻。2004年🎧,中科院實施的百人計劃”———吸引海外人才計劃,引起了周興江的註意。

  “當時,我已經決定回國搞科研了,就在這時,一篇國內研究人員的學術論文堅定了我的決心。”周興江回憶道。

  “我偶爾讀到一篇學術論文,其中介紹了一種新的產生真空紫外激光的方法,並且發現文章的作者是中國人。由於我在美國許多年一直是從事角分辨光電子能譜的研究,因此,當讀到這篇文獻時,我意識到如果把這種激光應用在角分辨光電子能譜技術中,可能會有新的突破⏱,當時激動的心情實在是難以用語言表達。我立刻向我的導師🎹🚶‍♂️‍➡️、中科院物理所的趙忠賢院士發去了電子郵件,希望能通過他與文章作者取得聯系🤽。”周研究員說☎。

  “借助這臺激光光電子能譜儀的超高能量分辨率,我們能夠在更細、更深的層次上研究材料的電子結構。例如,對高溫超導體和許多其他新型的超導體🧑🏼,在超導態時對應的超導能隙、相關的能量尺度等的測定需要光電子能譜儀的能量分辨率優於1meV周研究員說🈸ℹ️,然而,已有其他光電子能譜儀的能量分辨率在10meV或更差,難以開展這些方面的研究🚵🏿‍♂️。而我們的這臺儀器則為開展這些方面的研究提供了可能🏩。

  放棄美國優厚生活條件,挑戰第一是他的人生信念

  談到回國原因⟹👩🏻‍🦳,周興江研究員動情地說:“當時,我在2004年決定回國的時候🧑🏿‍🦰,家人和美國的朋友🦁、導師👨🏿‍🎤、同事🐲,許多人是不太理解的。可以說🆎☑️,我決定回國工作確實是排除了不少阻礙的。

  當時,周興江在美國已經過上了相當穩定的生活🧛🏿‍♀️。“但是相對於這些優越的物質生活條件💢,我生活的重心更多是放在事業方面,希望能從事自己喜歡幹🙏🏽🏋🏼‍♂️、擅長幹的工作,在研究領域獨立地做出點成績⇨🫵🏽。”周興江研究員真誠地說💂🏿‍♂️。

  “科研儀器一定要有自己的特色🫒。”周興江研究員分析他回國原因時說🐃,“一個人一生中能在自己的研究領域內拿個世界第一的機會並不多。當時,回中科院物理所工作給我提供了這樣一個難得的機會,我不會輕易放過🧩。”

  今天的成功證明了他當時的選擇是正確的👩🏻‍💻。

  現在🚴🏼‍♀️,國外許多一流的科研機構對於光電子能譜領域的這一重大科研成果🧓,均表現出了濃厚的興趣。特別是這一成果中的多項關鍵技術和專利均掌握在中國人手中,因此國外如果想利用紫外激光光電子能譜進行新型材料基礎研究方面的工作,就必須尋求與中國人的合作。

  “我們下一步就是要用這臺世界僅有的儀器🧑🏿‍🌾,早日做出科研成果。我們初步把重點放到了高溫超導材料的機理研究方面。”周興江研究員滿懷信心地說,“而且我們正計劃研發更高水平的光電子能譜儀🤩。”

(來源🙏🏿:北京青年報 200749日)

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