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我和原位的故事(中科院物理所谷林研究員)
原位技術(shù)自1933第一臺電子顯微鏡的誕生之日起的第三年就開始被科學(xué)家們所應(yīng)用,但是受制于材料和加工工藝的限制長期以來發(fā)展緩慢,直至最近5年獲得了飛速發(fā)展。當(dāng)電子顯微鏡本身精度已經(jīng)到達一定極限,原位通過過程觀測給所有研究帶來了新的可能。
我國各學(xué)科的科學(xué)家實際上,在原位技術(shù)的應(yīng)用上不落后于國際同行,讓我們來聽聽他們和原位的故事吧。
谷林老師用幽默風(fēng)趣的語言生動形象地介紹了原位的概念:
原位相當(dāng)于每個人生活中在各種應(yīng)激情況下反應(yīng)。比如說凝聚態(tài)物理里面講究的是晶格、電荷、軌道、自旋,但是人文科學(xué)講究的是道德、經(jīng)濟、政治和文化,實際上這都是以晶格也就是結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),人文科學(xué)以道德為基礎(chǔ),經(jīng)濟相當(dāng)于電荷,政治相當(dāng)于軌道,文化相當(dāng)于自旋。
谷林老師寥寥幾語深入淺出得將物理規(guī)律和社會哲學(xué)的趨同性聯(lián)系到一起。
我最早開始做原位研究是從07年開始,利用能量過濾掃描透射電子束觀測加熱中原子的運動。例如一層非晶硅和上面一層鋁,經(jīng)過加熱,觀測兩者結(jié)晶的活動和變化,發(fā)覺結(jié)晶過程中兩者來了個乾坤大挪移。其實力熱光磁電中加熱、加光都是提供了一種能量。
討論到對原位未來的展望,谷林老師還是回到我們怎么來認識世界這個本質(zhì)問題上 。
這個世界分為晶格電荷軌道自旋,未來趨于做外場來調(diào)控。首先從觀測的層面,我們只是原子的運動,這還是僅僅基于晶格層面。從電荷層面,可以看到電荷密度波,將來電荷層面的觀測應(yīng)該不會是難事。接下來軌道層次,我們需要看看能做什么事情,從一個更加細致的角度去觀測價電子或者是電子分布的問題。另外就是自旋。研究對象和手段的不同。手段例如原位的力熱光磁電,可以相輔相成在同一個方向上調(diào)控,手段可以創(chuàng)新。前者在應(yīng)用上的面可以拓寬,例如量子科學(xué)分為關(guān)聯(lián)量子體系、拓撲量子體系、小量子體系、人工帶隙、量子信息,其中拓撲對人類發(fā)展非常重要。未來如何在量子拓撲領(lǐng)域做一些事情,選幾個點去研究,慢慢發(fā)展。
從原位電子顯微學(xué)表征而擴展到社會科學(xué),谷林老師又分享了自己的一些研究感想和思索:
科學(xué)家到底應(yīng)該關(guān)起門做學(xué)問,還是敞開門和社會民眾溝通 研究方向?
作為科學(xué)家應(yīng)該如何面對期刊雜志對各科學(xué)的評價、社會對 科學(xué)家的態(tài)度看法、政府的管理、同行的意見?
他最后坦誠追本溯源,做研究首先要選擇做自己,不被外物干擾。
到最后回想一生,感覺到活值了就行。