2012上海科技奖系列专访·青年科技贡献奖获得者封东来 解读“粒子社会”奥秘 发现新奇材料特性

作者:周扬清摄影: 视频: 来源:《复旦》第951期发布时间:2013-05-10

新闻中心讯   4月19日,上海市科技奖励大会隆重召开。我校物理系封东来教授获得了首届“上海市青年科技杰出贡献奖”。今年新增设的青年贡献奖是为表彰活跃在前沿基础研究、应用技术创新与产业技术开发中的杰出青年科技人员,全上海仅有9人获此殊荣。


研究“粒子社会”的“三国演义”

封东来教授长期从事凝聚态物理中强关联体系等复杂量子材料的实验研究,他领导的研究组解决了一系列凝聚态物理中的关键基本问题,是我国在超导和电子结构研究领域有重要国际影响的学者。“获奖是由于全组成员多年来的共同努力”封东来说。

作为一名实验物理学家,封东来的日常生活是紧张、忙碌的。“除了吃饭、睡觉、教学、出差,实验室的科研工作占满我的生活。”封东来说。平日里,封东来常常8点便已经在实验室开展研究,直到深夜十点方才离开。“基本上没有周末、没有假期,需要全身心的专注。当然,我该玩的时候也玩,该休息的也休息,在朋友圈子里,大家都知道我喜欢自驾游。”封东来笑着说到。

“凝聚态物理与我们生活其实很接近。”封东来说。手机里的半导体电子器件、液晶显示屏、制冷设备、飞机中的合金材料、太阳能电池板中的PN 结……“凝聚态物理完全是生活的方方面面。”封东来指出,凝聚态物理是与宏观世界最接近的物理学科之一。

而封东来所做的强关联电子体系研究是理论凝聚态物理最重要的研究领域之一,由于电子之间的强相互作用,导致很多出人意料的新的物理效应。一般物质,例如气体里,各个分子之间的相互作用很弱,因此比较好描述的。“如果大量相互关系作用很强的粒子放在一起,粒子‘行为’便会很复杂。”凝聚态物理便是研究这样一个复杂的“粒子社会”。“简单两个国家的故事没有什么好写的,‘三国演义’才有意思嘛!”封东来风趣地说道。他的工作就是用科学的方法去探索这复杂“粒子社会”的神奇奥秘。

“粒子间集体相互作用往往会表现出与个体不同的性质。”封东来说。这种多粒子加上它们之间强的相互作用所衍生出来一些新奇的材料特性往往让科学家意想不到。

“在对KXFe2Se2(一种铁基新型超导材料) 超导机理的研究过程中,便出现了一些有意思的性质。”封东来说。基于这些特性,封东来从电子结构的角度提出存在第二类的铁基超导材料,这项研究被国际权威期刊《自然·材料学》(NatureMaterials)杂志选为该杂志建刊十周年以来发表的二十个里程碑工作之一。

此种材料目前仍停留在实验室层面应用,需要在低温条件下才能体现超导特性,尚未达到实际应用的程度。“但超导材料也有许多实际应用,例如医院里的核磁共振设备、手机基站、卫星、尖端军事领域等等。”


“科学家要敢于迎难而上”

封东来研究兴趣很广。“最近,我们对氧化物表面与异质界面的问题产生兴趣。希望能在其中找到新的现象。我们已经发现一些特别的性质,但还需要几个月的时间进行实验、进行科学论证,看看能不能有所突破。”解决问题一直是封东来的“强项”,他曾成功解决困扰人们三十多年的二硫族体系电荷密度波的微观机理问题等等。“科研就是要去创新,不但要勤于问why?也要敢于想why not?”“科学家要执著、敢于迎难而上。”

近年来,国内外物理学界接连出现新突破——“上帝粒子”被“发现”、清华大学薛其坤教授领衔的团队验证量子反常霍尔效应……这些突破吸引了封东来的目光。封东来认为“量子反常霍尔效应”被中国科学家首先发现是一个很好的开始。“未来,中国的科学家会在越来越多的领域起到引领作用。”封东来说。

“未来中国物理学研究充满了希望”。封东来认为勤奋的高素质科研人员和充沛的科研资金是科研腾飞的重要因素。“我们中国物理学家憋了一股子气,未来一定会进一步打破长期跟着别人走的现状。”同时,他也希望教育部、科技部能够进一步深化改革,为科学创新工作提供良好的土壤。封东来十分期待中国未来有原创意义的研究会越来越多,特别是在凝聚态物理等领域有更多的重大突破。

制图:实习编辑:责任编辑:

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