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Nature封面文章作者、90后教授加盟武汉大学

2021-09-18 武汉大学

  9月10日,教师节当天,武汉大学校长窦贤康院士专程前往电子信息学院看望一位“90后”教授,他就是新加盟的曾永全教授。2021年,曾永全决定回国发展,众多知名高校向他伸出来橄榄枝。经过慎重考虑,他决定全职加盟武汉大学,担任电子信息学院教授、博士生导师,并获得学校高层次人才引进配套支持。

  出生于1990年8月的他,先后在中科大、新加坡南洋理工深造,并聚焦于新型半导体激光器相关技术领域的研究,在随机激光器、混沌微腔、拓扑光子学等前沿性领域取得了多项创新成果。迄今为止,在Nature, Science, ACS Photonics, Advanced Optical Materials, Photonics research等国际知名期刊发表20余篇SCI论文。其中关于研制基于太赫兹量子级联激光器的拓扑激光器的相关成果以封面形式发表于Nature。

  在“古老领域”创造新的科学革命

  半导体激光器从上世纪60年代诞生以来,已经被广泛应用于生产生活的方方面面,为日常生活创造了无数便利,从日常所用的激光笔到工程领域用到的测距仪,从高新技术的光通信、激光精密加工到国防领域的激光武器、导弹制导……都离不开起关键作用的半导体激光器。

  “苟日新,日日新,又日新”,创新是科学研究的灵魂。在曾永全教授眼里,半导体激光器研究是一个散发着青春气息的“古老领域”,发展的步伐从未停歇。它正在与新物理、新概念以及新技术的融合中发现新的奥秘,并不断孕育和催生出崭新的革命性应用。

  曾永全聚焦的新型半导体激光器研究,是将传统的光器件与新型物理领域相结合,融合探索半导体新的特性,发掘新的功能。“新型半导体激光器包含拓扑激光器、随机激光器、微腔激光器等,如果将近些年物理学和光子学领域提出的许多新颖概念运用到这些器件层面,可以产生很多有趣并且可能有用的特性。”说起这些,曾永全显得投入而充满激情,他觉得“将物理上的奇妙想法变成实物”的成就感是吸引他持续探索这一领域的源动力。

  从事博士后研究工作期间,曾永全就曾主导了新型红外半导体激光器件的研制工作,探究光子晶体结构的拓扑特性,设计制造了基于太赫兹量子级联激光器的拓扑激光器,同时证明了该激光器对于结构缺陷和拐角都具有很强的鲁棒性。该激光器也是世界上第一个电泵浦拓扑激光器,正是该项目的相关成果以封面的形式发表于Nature。

  科研是从失败到成功的长久修行

  科学研究,尤其是工程技术领域的科学研究,没有捷径可言,只有不断地投入和坚持才能取得胜利。每项成果的取得都不是一蹴而就的,背后都经历了多次的失败和尝试。

  “做新型拓扑激光器这个研究项目前后耗时两年,总共做了4轮实验,在这个过程中遇到了无数次失败。”曾永全表示,失败是常态,成功也来自于不断经历的失败,这是做科研最重要的心态。该研究项目经历了两轮的实验失败,并在第三轮激光器表征上挣扎了两个月无果之后。在一个寂静的深夜,他终于在激光器测试光谱中发现了一个若隐若现的激射峰,黎明的曙光终于到来……

  在科研中不仅要有直面失败的勇气,更需要大胆尝试、小心求证。从设计方案,实验材料性质,到制备工艺流程,到测试表征方式,整个环节的打通需要每一个步骤内诸多参数的反复尝试与优化,每一个小决策都可能带来实验的失败,这都要求研究人员有大胆的精神、丰富的经验和缜密的心思。从事科研工作过程中得出的这些认识,也使曾永全对从事更加复杂技术(比如CPU芯片、大飞机和载人飞船)的研发人员充满了敬意。

  他认为,科研是一场人生的修行,在探索和开拓人类知识的边界中,没有确定的道路和方法,注定是困难且孤独的。科研可以锻炼人的意志,训练学习和做事的能力,以及培养情商。必须要带着自我提升的心态面对科研,在每天的收获和进步中攀登科学的高峰。

  为国家科技自立自强贡献力量

  谈到回国的原因。鉴于芯片领域具有典型的先发效应,我国在半导体激光器技术积累和产业发展还将长期处于一个追赶的阶段。但在某些新型的领域,实现弯道超车是有可能的。他提到,在目前高端芯片需求迫切的背景下,新型半导体激光器的研究也成为全球科研和产业竞争的核心关键。“科学没有国界,科学家有祖国”,曾永全在相关领域的研究积累大量的经验,恰逢国内有发展半导体激光器的重大战略需求,便决定回国为相关领域的技术推进做一点力所能及之事。

  近年来,国家也在积聚力量和资源有针对性地扶持核心芯片的发展,创造了良好的科研和社会环境,并在人才和技术储备方面拥有了一定基础。比如半导体激光器方面,我国的材料生长、器件加工、模块封装以及市场应用几个环节已经开始逐渐形成一个闭环,只是做强做大尚需时日。

  而在半导体研究上,国内已经聚集了一批年轻学者,他们将目光瞄向了与新型物理领域交叉结合的新型半导体激光器的研究,针对新应用,开发新器件,实现新功能,积极拓展半导体激光器的研究范围。与志同道合的同仁一起努力,力图在世界新体制激光器的发展中占有一席之地,是曾永全教授矢志追求的目标。

  武汉大学是“再出发”的最佳选择

  凤凰择良木而栖,为什么选择武汉大学?曾永全说:“武汉大学以人才强校为根本,近年来各方面都实现了高速发展。不仅提供了充足的科研经费、良好的待遇和宽松的科研氛围;而且学校上下都为人才提供了贴心的服务和支持,让人有家的温暖。”在教师节慰问中,校长窦贤康详细询问了他最近的科研进展,表示学校会继续加大专业技术、科研支撑等高端人才引进力度,完善人才发展体系,做好人才服务工作。

  来到武汉大学全职任教之后,曾永全面临着新环境、新挑战,开始了新的起点,他的身份从科研学者转变为学者与师者双重角色。在过去,作为一个单纯的科研工作者,只需要专注于某一方面的事情并做到极致,不必担心科研经费、人才队伍建设以及工作与生活的平衡,他对这种状态的形容是“一人吃饱,全家不愁”。身份的转变对曾永全提出了更高的要求,但是他充满信心,“在学校的支持下,这些问题都会得到顺利得到解决”。目前,在学校、学院的支持下,他正带领自己的博士生团队稳步开展科研工作,用自己的求学科研经历引领他们走进更深、更广的科学世界,同时也作为年纪相仿的朋友,与他们共同成长。

  执着又坚守的科研人,也正是对这位年轻的“90后”博导的最好标注,于武汉大学的广阔平台上继续向“光”而行,探索新的技术,为国家培养更多优秀的光电人才,期待曾永全教授及其团队在半导体研究中取得更耀眼的成就。

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