張堯：在納米尺度上探尋單分子光學(xué)的行者。剪輯：綦智鵬
2018年，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家研究中心特任研究員張堯在第十一屆中國(guó)青少年科技創(chuàng)新獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)大會(huì)上發(fā)言。中國(guó)青年網(wǎng)記者 李川 攝
單個(gè)分子是如何在納米尺度上發(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(jiǎn)單而言，這就是中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家研究中心特任研究員張堯的日常研究工作。
納米尺度指的是一米的十億分之一，相當(dāng)于頭發(fā)絲的十萬分之一，在張堯看來，要在這樣小的空間范圍內(nèi)研究單個(gè)分子的光學(xué)行為，并非易事，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(cè)等，小到顯示器、微波爐等，歸根結(jié)底，都是靠光的作用來實(shí)現(xiàn)的。”張堯這樣定義這項(xiàng)工作的現(xiàn)實(shí)意義。
2017年，張堯在西班牙巴塞羅那2017納米光子學(xué)與微納米光學(xué)國(guó)際會(huì)議上作報(bào)告。本人供圖
研究“無限可能性”的癡迷者
張堯是85后。2014年，在獲得中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)理學(xué)博士學(xué)位后，張堯遠(yuǎn)赴西班牙材料物理中心從事博士后研究。3年后的2018年1月，張堯?qū)W成歸國(guó)，回到中國(guó)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?yàn)閱畏肿涌茖W(xué)與納米光子學(xué)的交叉領(lǐng)域，屬于基礎(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(diǎn)，研究的對(duì)象通常離實(shí)際生活很遠(yuǎn)，無法產(chǎn)生直接的實(shí)際價(jià)值，看起來好像更多是為了滿足科學(xué)家的好奇心。但實(shí)際上，基礎(chǔ)研究的魅力正是在于其“無限可能性”。一個(gè)新的科學(xué)概念、新的科學(xué)現(xiàn)象，往往就像一個(gè)新生的嬰兒，看起來沒有什么用，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)奧秘的路往往并非一帆風(fēng)順，不僅需要扎實(shí)的知識(shí)儲(chǔ)備和理論素養(yǎng)，也需要堅(jiān)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(shí)，國(guó)際公認(rèn)的單分子拉曼光譜成像空間分辨率至少有幾個(gè)納米，甚至十幾個(gè)納米。而張堯所在課題組獲得的單分子拉曼成像分辨率卻可以達(dá)到亞納米（0.5nm以下）量級(jí)，大大超出了當(dāng)時(shí)的研究報(bào)道和理論預(yù)測(cè)。
為了解開該現(xiàn)象背后的物理機(jī)制，查清楚高空間分辨率的來源，張堯和課題組其他研究成員熬夜處理數(shù)據(jù)，不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案，對(duì)各種可能性逐一排查，通過理論結(jié)合實(shí)驗(yàn)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。
張堯事后說，當(dāng)時(shí)最大的困難其實(shí)是來源于心理上的壓力。“我們的研究結(jié)果要打破的是科學(xué)界對(duì)光學(xué)手段空間分辨率的共識(shí)，挑戰(zhàn)已經(jīng)被廣泛接受了的納米光學(xué)成像技術(shù)的極限，這樣重磅的成果，如果沒有確鑿的實(shí)驗(yàn)證據(jù)和合適的理論依據(jù)，是很難有說服力的。”
在討論分析的過程中，團(tuán)隊(duì)成員甚至曾一度懷疑是因?yàn)閮x器設(shè)備和測(cè)量手段的問題，導(dǎo)致得出的并不是真實(shí)的光學(xué)分辨率。
“好在我們堅(jiān)信了實(shí)驗(yàn)的客觀事實(shí)和自己的判斷，在摸索清楚單分子拉曼成像的規(guī)律以后，越來越多的可重復(fù)的單分子成像圖樣被我們一步步實(shí)現(xiàn)。”張堯感慨稱，那種撥云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(jiān)持下來的因素，歸結(jié)為兩點(diǎn)：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(gè)未知的過程。一個(gè)開創(chuàng)性的工作，往往意味著沒有多少經(jīng)驗(yàn)可供參考依循。
“因?yàn)闆]有經(jīng)驗(yàn)可循，我們?cè)诜治鰧?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的時(shí)候其實(shí)是走了很多彎路，也做了很多無用功，很容易讓人產(chǎn)生挫敗感，但正是因?yàn)橐恢眻?jiān)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(huì)白費(fèi)，這才有了最終的開拓性成果。”張堯坦言。
2013年，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家研究中心特任研究員張堯榮獲第八屆中國(guó)青少年科技創(chuàng)新獎(jiǎng)。本人供圖
核心技術(shù)要不來 強(qiáng)國(guó)之夢(mèng)靠拼搏
科技是國(guó)家強(qiáng)盛之基，創(chuàng)新是民族進(jìn)步之魂。
黨的十八大以來，習(xí)近平總書記多次強(qiáng)調(diào)科技創(chuàng)新的重要性。“在我國(guó)發(fā)展新的歷史起點(diǎn)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(qiáng)國(guó)的號(hào)角。”
2016年5月30日，習(xí)近平總書記在全國(guó)科技創(chuàng)新大會(huì)、兩院院士大會(huì)和中國(guó)科協(xié)第九次全國(guó)代表大會(huì)上發(fā)表重要講話時(shí)指出，科技是國(guó)之利器，國(guó)家賴之以強(qiáng)，企業(yè)賴之以贏，人民生活賴之以好。中國(guó)要強(qiáng)，中國(guó)人民生活要好，必須有強(qiáng)大科技。
作為一線科技工作者，張堯?qū)Υ松钣畜w會(huì)。“科技創(chuàng)新的重要性，在我看來主要包括兩點(diǎn)：一個(gè)是科學(xué)技術(shù)的重要性，一個(gè)是創(chuàng)新的重要性?？茖W(xué)技術(shù)指向當(dāng)下，創(chuàng)新著眼未來。”張堯說。
科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，科學(xué)技術(shù)對(duì)于推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的重要性不言而喻。
“過去，我國(guó)對(duì)于西方先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，從學(xué)習(xí)和引進(jìn)，到模仿和追趕，這個(gè)過程雖然國(guó)計(jì)民生也得到快速發(fā)展，但想要進(jìn)一步掌握西方核心科學(xué)技術(shù)的時(shí)候，就遇到了西方的技術(shù)壁壘，前段時(shí)間的‘芯片’事件就是一個(gè)例證。”張堯談道。
張堯認(rèn)為，科技創(chuàng)新的重要性毋庸置疑，因?yàn)橹挥姓莆樟撕诵募夹g(shù)，我們才能夠不受制于人，國(guó)家和民族才能夠更自由地發(fā)展。
近些年，我國(guó)在科技人才引進(jìn)、培養(yǎng)、扶持等方面出臺(tái)了一系列相關(guān)政策法規(guī)，加大支持力度和政策傾斜，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(guó)之路。
“國(guó)內(nèi)現(xiàn)在提供的條件，無論是待遇、經(jīng)費(fèi)、實(shí)驗(yàn)室等，都很有競(jìng)爭(zhēng)力，這也是吸引人才回流的一個(gè)重要因素。我個(gè)人覺得，大量的人才能夠回歸祖國(guó)，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，對(duì)國(guó)家整體科研實(shí)力的提升，進(jìn)而促進(jìn)社會(huì)的發(fā)展，積極意義明顯。”張堯說。
黨的十八大以來，我國(guó)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、高鐵奔馳、北斗組網(wǎng)、超算發(fā)威、大飛機(jī)首飛等等如雨后春筍般涌現(xiàn)，上天入海，涵蓋廣泛。
巨大成就背后，既有老一輩科研工作者的遠(yuǎn)見卓識(shí)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斗。
張堯感慨道，科研路途的前進(jìn)，是一個(gè)厚積薄發(fā)的過程，是數(shù)十年的承續(xù)積淀。
作為科技人員，張堯深刻感受到近年來中國(guó)與西方在科技領(lǐng)域差距的縮小甚至消失。因?yàn)閺氖禄A(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?，因?yàn)檫@本身基本上不存在什么“技術(shù)壁壘”，而國(guó)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(jìn)展提供了保證。
“習(xí)近平總書記曾說，實(shí)踐反復(fù)告訴我們，關(guān)鍵核心技術(shù)是要不來、買不來、討不來的。對(duì)科研人員而言，不斷突破關(guān)鍵核心技術(shù)才是讓中國(guó)領(lǐng)航全球的關(guān)鍵。”張堯說。
青年一代有理想、有本領(lǐng)、有擔(dān)當(dāng)，國(guó)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(guó)的需求聯(lián)系起來，這樣才能做到有理想，不忘初心。
路漫漫其修遠(yuǎn)兮，一個(gè)國(guó)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(gè)新的歷史起點(diǎn)上，建設(shè)世界科技強(qiáng)國(guó)的號(hào)角已然吹響，張堯，正和他的同行們，在號(hào)角錚錚中搏擊潮頭。 （中國(guó)青年網(wǎng)記者 李川）
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