江苏院士

　　“我最反对‘赶时髦’,你看哪个诺贝尔奖获得者是‘赶时髦’获得的?他们通常都是在别人不感兴趣的地方,没有触及的地方,埋头钻研。”近日,在南京大学举办的“江苏省高等学校大学生万人计划”学术冬令营上,王广厚院士面对年轻学子们,介绍自己的科学人生。

　　不畏艰难,科研就是玉汝于成

　　开讲前,王广厚院士致敬了不久前过世的程开甲先生和于敏先生,“老一辈科学家那种不畏艰难、无私奉献的精神,对我们是有很大影响的。”

　　王广厚自己的人生经历,也是从困难中起步的孜孜以求。1968年他分配到南京大学物理系后,条件非常困难,很多研究和设备基本需要自己动手。“我是从设计和制作伽马射线探测器的前置放大器开始的,还编写计算程序,那时候编写计算程序要靠穿纸带打孔,往往错了一点就得从头开始。”

　　当时整个南京市只有江北的化工厂有台计算机,于是他每天都要早起,伴着晨光,睡眼蒙眬,从鼓楼坐公共汽车,再乘船过江借用计算机调试程序、进行计算,很多时候,从早到晚,一个来回就是一整天。

　　1980年6月,王广厚才得到了自己的机会,作为访问学者第一批公派出国,他怀揣两美元零花钱,经巴黎转机来到了美国纽约。他如饥似渴地学习当时最先进的技术和实验,“当时感觉时间太紧迫了,我们几乎想把一天24个小时都放在学习和研究上,将来回国能够将我们的科学技术赶上去。”

　　1982年回国后,王广厚就立即为研究生开出了一门“粒子同固体相互作用物理学”的课程,这也得益于他一直以来阅读和整理的文献。“三年不间断地写,整理成了教材,每天晚上八点开始坐在写字台前,一直写到凌晨两点,第二天按时起来上课,做实验,每天只能睡五六个小时。如果没有兴趣,是不可能坚持下去的。”年复一年,始终如一,至今为止,国内很多相关院校都在采用这本近百万字的教材。后来应上海科学技术出版社之约,王广厚又撰写了60万字的《团簇物理学》,这些都成了相关领域的经典之作。

　　结缘“团簇”,不走别人走的路

　　“人家做什么,你跟着做什么肯定不成。”王广厚说,自己的人生经验是要靠自己走路。

　　原子团簇,这一概念的提出,为制造新型量子器件和纳米材料开辟了新途径,引领了纳米产业新的发展方向。而由王广厚带领的课题小组早在1984年,就在国内率先开展了团簇物理的实验和理论研究。

　　“团簇是什么东西?团簇就是原子分子(individual atoms)到大块材料(the bulk)之间的一个结构。当时还不叫纳米,叫cluster。” 王广厚说,国际上团簇研究有三个阶段,上世纪80年代寻找稳定的团簇,90年代研究团簇性质,其后开展团簇的运用。80年代有两个重要的突破,一是发现团簇跟原子电子一样存在幻数。第二是在碳团簇当中发现碳60,成为了热门研究方向。也有人建议王广厚关注,但他还是“固执”地沿着自己的道路去摸索。

　　“人家的技术已经发展了很多年了,做基础研究如果仅限于买设备,跟在后面做,恐怕是很难超越人家的。” 为了进一步开展工作,从90年代初开始,王广厚开始完全采用自己研制的设备,哪怕是一个零部件也自己动手设计制造。

　　当时条件困难到什么程度?实验室在声学楼三楼隔了一间,不到十平方米,手头资金不过就5000元。就这样在“蜗居型”的实验室里,王广厚和他的学生自己动手,改造了一台废旧的元素蒸发台,自制了南京大学首台扫描隧道显微镜,用于探究尺寸比一粒沙子百万分之一还要小的原子团簇的样子。虽然条件艰苦,他们却怡然自得,以苦为乐,为此还专门写了对联,“明察秋毫算何等能耐问一粒沙中有几千世界,从头做起是吾人功夫窝半间屋内辨无量粒子”,用于自勉。

　　这副有趣的对联,还被当时来南大开会的原子核物理及高能物理学家唐孝威院士看到了。“他觉得很有意思,提出要看我们的东西,后来提出要重点资助我们14万元钱。”有了资助,1994年王广厚就设计建造出国内第一代团簇束流装置——低能团簇束流装置,安装在学校分析中心四楼的一个由厕所改造出来的房间里。“原想申请专利,但一查,发现法国人已经在前一年做了个类似的,已申请了专利,只能作罢。”

　　他们并没有停下脚步,几年后就自主研发出了第二代技术含量更高的团簇实验设备。德国人看到这一设备后大为惊叹,“这种设备在国外造价至少需要50万英镑,中国人只花了110万人民币就造出来了。”在2004年到2006年,他们又制造出第三代设备,经过近30年的不懈努力,王广厚发现了团簇一系列奇特物性和新效应;制备了多种团簇组装的纳米结构,发展了低能团簇束流淀积技术。这些工作不仅丰富了团簇物理的基础理论,也为团簇的应用开辟了新途径。

　　静心开拓,科研才能有新前景

　　“我常常听到学生们讨论,最近投了几篇论文到国际杂志,很遗憾又没有发出去。”做了一辈子科研,王广厚的建议是,年轻人不能浮躁,当前高校科研院所都重视在高影响因子的杂志上发表文章,这无可厚非,但也不要过分追求。“2015年和2016年诺贝尔物理学奖获得者所做的原创性工作都不是发表在高影响因子的杂志上。”

　　王广厚说,一个杂志的影响因子并不能完全决定一项研究工作是不是具有真正意义,起决定因素的是研究本身的科学意义和应用价值。“科学研究重在严谨,实验结果不能有杂质。有时候实验结果可能与别人的结果不符合,没关系,要去分析研究,找出为什么会出现这样的结果。”有一次实验中,在重复法国学者在70年代末的一个质谱研究溅射产生团簇的实验时,王广厚发现了不一样的结果,“在这个不一样的基础上,我们才发现了团簇形成的同位素效应。”后来,王广厚在国际上首先提出区分异同位素团簇和相同同位素团簇,证明团簇的形成与构成簇的同位素性质有关。

　　王广厚说,研究本身需要长时间的积累,技术也是如此,“在原子团簇以及纳米科技领域,我们不仅仅要在学术上创新成果,而且要在尖端制造方面有所突破。”如今,王广厚的团队正在进一步将工作向产业化推进,制备原子设计材料和器件,真正走向原子制造的科学与技术。

　　“上世纪美国有人提出来,如果人们能够把原子一个个排起来,构成新的物件,那将会是什么样?这实际上是在原子级别上按照人们意愿设计和构建新的物态,原子制造是对未来先进制造具有深刻影响的前瞻性科学技术,我希望青年人能承担科学技术未来的使命。” 王广厚说,当然这需要相当长时间的艰苦努力,但只有不断开拓,才有新的前景。“专注文内创新处,偶见窗外雪花舞,探索科学不停步,淡泊名利学术著。”用自己2018年的春节科研随笔,王广厚这样激励大家。

　　记者 杨频萍 实习生 冯惠濡 通讯员 齐琦