编者按:
让计算的力量赋能万物,在基因中寻找生命的奥密,从海洋中洞悉环境变化趋势……创新的力量,正涌动在浙江大地上。
发力原始创新,浙江十大省实验室是重要力量。在这些高能级创新平台中,许多富有朝气、充满活力的青年科研人员成为创新的主力军,他们或忙碌在实验室中破解技术难题,或跨越过山川海洋把论文写在大地上,用坚韧不拔、勇攀高峰的科研精神,书写着一个个奋进向上的故事。
值此春暖花开之时,潮新闻策划推出《创新力量看浙Young》系列报道,通过蹲点探访省实验室,近距离观察一线青年科研人员的工作日常,展现浙江积极推动科技创新发展的时代风貌。
创新力量看浙Young ③|天目山实验室有位“预言家”,埋头苦干只为“算”出新材料
走进天目山实验室,从周苗的办公室门口向里望去,印入眼帘的是十几盆大大小小的绿植,成堆的文件错落在办公室的各个角落,办公桌上两台电脑并肩“站立”。
“表面是乱,其实是乱中有序,这样我才能更快找到想要的东西。”周苗说。
作为天目山实验室的一员,周苗的研究内容也是从无序到有序——他带领的团队主要借助计算机的力量,从混乱的原子、分子中发现物质世界的规律,为研制有用的材料提供理论依据。
新型材料的“预言家”
基础研究,是创新的源头。周苗就是在源头遨游的人。
周苗研究的方向是凝聚态物理,要搞清他的研究内容,普通人势必要下一番苦功夫。
“我们能看到的大千世界,几乎是凝聚态的,凝聚态物理的研究范围非常广泛。”一开场,周苗就向记者做了一番科普,凝聚态物理研究对象包括物质的结构、性质以及内部原子等的微观行为,比如铜为什么能导电、为什么水会结冰,都是凝聚态物理的研究对象。而周苗是进行凝聚态物理的理论计算研究,通过计算模拟材料的微观结构,揭示其性质,找到实际的应用价值。
图:周苗正在办公 潮新闻赵彩霞摄
例如,如何研发出低能耗、高性能的电子器件,一直以来都是困扰半导体和信息产业发展的难题。周苗从事的科研工作之一,就是通过计算手段,寻找这样的材料。他既研究常见的物质,如可以应用在集成电路上的半导体材料,也研究不常见的物质,如新型的量子材料。
“我主要通过计算机模拟的手段,依托人工智能等技术,预测和验证新材料的结构与性质效果,作前瞻性分析。”在这个过程中,周苗就像“预言家”一样,通过算法,提前预测出材料在制造上的可行性。
“很多实验并不好做,比如一些材料需要到太空实验,成本高昂,研究周期长。”周苗解释道,但通过模拟,不仅降低原材料及能源消耗,避免不必要的经费支出,还能够有效提高项目运作的可靠性及社会经济效率。
图:周苗团队的实验室实景 天目山实验室提供
今年年初,周苗团队通过计算发现,SnP3(磷化锡)和α-BiP(α-磷铋)两种二维材料具有优异的环境稳定性和较高的载流子迁移率,是下一代先进半导体材料的有利候选材料。团队通过分子束外延生长成果实现了实验合成,证实了理论的“预言”。
“基础研究距离应用虽然有一段距离,但它能让人类更加深刻地认识事物的本质规律,一旦取得突破,就会产生颠覆性的影响。”周苗说,对于自己所从事的工作,他觉得是科技创新的源头活水,对这项长期的事业,他将继续深耕下去。
一个严谨刻苦的人
下午两三点,鼠标点击声、键盘敲击声、资料翻阅声,在办公室此起彼伏。
这段时间是周苗看学生论文的时间。如果你听到“啧”的声音,不用想,那一定是哪位学生的论文,又出现类似语法错误的细节问题。
周苗看论文有个习惯,必须打印出来。一份论文至少要打印两三遍,直至找不出错误为止。“他是个非常严谨的人”,这是身边人对他的统一评价。
在周苗看来,虽然他从事理论研究,但研究出的材料,未来可能涉及方方面面,假如应用到航空领域,常常关乎生命安全,“因此不能有一点儿马虎。必须要准确。”
想要研发出有用的新材料,严谨还远远不够,还必须具备跨学科的宽阔视野和多领域的专业基础。
从2004年起至2016年,周苗先后在重庆大学应用物理系、新加坡国立大学物理系、美国犹他大学材料科学与工程系、德国马普学会弗里茨·哈伯研究所完成了从学士、博士、博士后到科学家的学习和研究。不同国家的访学经历,交叉学科研究背景,这些都为他研究凝聚态物理奠定了基础。
例如,周苗首次发现将过渡金属元素(如钨),排列成六角晶格,形成一类崭新的二维材料sd2石墨烯,sd2石墨烯又能与传统半导体结合提升材料性能。业界评价,这一发现对新材料的理性设计、研发和实际应用有重要的指导意义。
图:周苗在分享交流 受访对象提供
对于科研,周苗常说自己还不够刻苦。“才不是呢。”他的博士后研究员智国翔说,“周老师努力程度大家都有目共睹,他是对自己要求高。”
每两周,周苗都会挤出半天时间,将领域内所有论文读上一遍。无论是上班路上,还是出差路途中,手机屏幕里,总是显示着各种文献,随时随地思考科研内容。截至目前,周苗以一作或通讯作者发表各类期刊论文100余篇,他引6000余次。
“如果你在路上看到一个双目无神、目光呆滞,他很可能是研究物理的。”周苗开玩笑说道。也许连他自己都没注意到的是,只要说起物理,他的眼里总是有光。
有归属感的地方
阳春三月,从周苗的办公室透窗望去,一颗颗樱花树,朵朵花儿开得正欢。一年前,周苗带着团队成员,和这批樱花一起,成为最早入驻天目山实验室的“成员”之一。
2022年6月,天目山实验室正式成立时,留北京还是去杭州,成为摆在周苗面前的两个路标。前者代表着熟悉的科研环境、丰富的资源,后者则意味着陌生与未知。最终,他选择了看上去更困难的后者之路,但这个选择也并不意外——他习惯了挑战未知。
图:周苗和团队成员 受访对象提供
来了杭州后,短短不到两年,周苗所带领的团队,由最初的两个人增加到现在的十几人。办公室也从一个商业楼里的平层,搬到一座崭新的大楼中。在他的实验室,价格高昂的超级计算机、实验设备不断增加……充足的经费、优惠的政策、良好的基础硬件设施给了周苗大展身手的平台。2022年底,周苗主持的“高灵敏度大动态范围微电流计”成功获批国家重点研发计划重点专项项目。
“对我而言,天目山实验室不止是一个办公室、实验室,更是让我们科研人员有归属感的地方。”周苗说,在这里,还有许多和他一样奋战在科研一线的人员,大家围绕着绿色民机智能设计、绿色民用航空发动机一体化设计、高性能航空材料等方向开展研究。
图:天目山实验室全貌 天目山实验室提供
自2022年6月成立以来,天目山实验室在坚持前沿基础研究的同时,也十分注重成果转化。去年3月,天目山实验室宣布成立科技成果转化中心,用于统筹衔接基础研究、应用研究、关键技术开发、科技成果转化等各环节工作,助力科技成果转化落地,中心将促进科技成果就地交易、就地转化、就地应用,推动更多科技成果从“实验室”走向“生产线”。
如今,周苗正带领着团队在专业研究领域寻求突破。“接下来,我们将继续努力寻找新材料,也期待有一天,将技术成果延伸至各个领域,并落地转化,进入实际应用。”