#重点实验室巡礼# 【红外探物 矢志不渝——走进红外物理国家重点实验室】茫茫太空,众多人造航天器在按既定轨道翱翔的同时,还要做到实时精准对地“观测”。如何让卫星、飞船等航天器上的“天眼”看得清、看得远、看得准,核心关键技术攻关迫切需要基础研究与应用基础研究先行。

依托中国科学院上海技术物理研究所(以下简称上海技物所)建设的红外物理国家重点实验室,是一支始终瞄准国家使命性任务和面向世界科学前沿、在红外物理应用基础领域已具有国际影响力的创新团队。

“立足国际前沿、瞄准国家需求,打造在国际上具有重要影响的科学研究创新基地、高层次专业人才培养基地、解决国家‘有和无’的基地。”经过数十年发展,红外物理国家重点实验室主任陈效双坚定地认为,实验室走的“红外光电子物理与光电操控的应用基础研究”之路是正确的。

“红”脉相承

“白手起家,勇于创新”,是老一辈科研工作者的座右铭,也是红外物理国家重点实验室的标签和基因。

上海技物所开展红外光学研究的历史,可以追溯到上世纪50年代。1951年,中国科学院院士汤定元从国外留学回国在上海技物所工作后,选择了半导体物理作为自己的研究方向,并在工作小组中主要研究半导体的光学及光电性能。

在从事半导体的研究中,汤定元极具战略眼光地认识到红外技术对国家安全的重要性。他提笔向国家主管部门和聂荣臻元帅“请战”,建议我国部署红外研究工作。

随着红外物理逐渐成为研究的热点,红外物理国家重点实验室第一、二届主任,中国科学院院士沈学础和同事们白手起家,建立了红外物理实验室,致力于用红外的方法研究物体的性质,同时用这些研究成果促进红外技术及应用的发展。

起步初期,实验室发展异常艰难,在研究所的仓库里开始,沈学础和同事们一步步像养孩子一样把实验室“拉扯大”。由于发展迅速,1985年,红外物理实验室成为中国科学院开放实验室;到1989年,实验室正式被纳入国家重点实验室序列。

红外物理国家重点实验室第三、四届主任,中国科学院院士褚君浩瞄准红外物理热点领域开展了重点布局。褚君浩长期从事红外光电子材料和器件的研究,开展了用于红外探测器的窄禁带半导体碲镉汞和铁电薄膜的材料物理和器件研究,并提出了碲镉汞的禁带宽度等关系式,被国际上称为CXT公式。

“做科研要敢于工作在前沿,要有志气,要在前沿做出好的成果来。”褚君浩不仅身体力行,也把这样的信念根植于实验室的发展中。

实验室第五、六届主任陆卫在理论研究中,应用红外磁光光谱手段,从实验上直接验证了Haldane禁带理论猜想。这项工作属国际首次,为磁学领域解决了重要理论命题的判别问题。

“从基础研究到成果最终应用,实验室有很好的传承。”陆卫说。

正是这样的创新传承,使得实验室的发展蒸蒸日上,为迈向具有国际重要影响的科学研究创新基地奠定了坚实基础。

使命担当

红外物理学的应用基础研究,是国际上六大颠覆性前沿科学之一,对未来发展有重要而深远的战略意义。

从东方红一号人造卫星,到如今的墨子号、天宫二号等,红外物理国家重点实验室完成了为我国空间和安全重大工程技术的跨代发展提供学科支撑的使命。

“有赖于长期学科基础积累,立足红外物理学的应用基础研究,实验室承担了大量的国家中长期规划和国家重大科学计划,有力推动了我国空间技术的发展。”陈效双介绍。

目前,实验室针对空间光电技术跨代发展需求,已形成较完备的红外物理学科方向布局,围绕“红外物理、材料、器件及其光电探测新方法研究”领域,确立了实验室的研究重点,凝练窄禁带半导体物理、量子态调控、低能元激发物理、光谱学新技术、光电探测新方法与应用等5个研究方向。

“以现代红外物理学为切入点,立足学科前沿和国家重大需求,围绕红外光谱、红外系统、红外器件等,开展了新机理、新概念、新材料、新器件、新技术、工程验证和应用的全方位科研,形成了完整的学科链。”陈效双说。

作为国家创新力量,红外物理国家重点实验室攻坚克难,取得了一个又一个突破。

在基础研究领域,实验室提出光场调控的新机理,实现了一种基于多子探测机制的反常光电响应,室温光电增益高达5个数量级;利用电场调控的新思路,实现了对低维半导体的电子结构及光电特性的有效操控,有效抑制了暗电流,显著增强了光电响应率。在关键技术方面,实验室开展了“大面积红外焦平面技术”科研攻关,并取得了重大突破,成为我国主导性红外探测技术跨代发展的典型。专家评价该成果“填补了我国在该领域的空白,解决了夜间成像观测的难题,在海洋观测、灾害监测等应用领域,获得了一批其他手段难以得到的重要目标信息”。这项突破也使我国成为继美国之后,第二个有能力制造硅基碲镉汞红外焦平面器件的国家。

此外,随着社会经济需求的不断提升,国家气象卫星向着精细化方向发展,对地观测空间分辨率要求从1公里提升到10米,长波红外对海洋观测温度分辨率要求从百毫开量级提升到几十毫开量级。而这对光电探测能力提出了新的要求。红外物理国家重点实验室经过深入攻关,取得的相关成果在气象卫星“风云4号”垂直探测仪上获得应用,使得卫星对大气实现了高精度温度、湿度参数的垂直结构观测,相当于对大气进行CT扫描。这项成果领先国际至少5年。世界气象组织空间计划卫星事务资深咨询专家蒂尔曼·莫尔评价说:“国际气象界都在迫切盼望使用这种新型数据;干涉式大气垂直探测仪将成为气象卫星的重大突破,而中国气象部门将在这一领域走在前列。”

此外,单光子偏振高保偏调制技术突破、红外探测新机理新概念、微纳光谱新方法等一系列科研进展,也成为实验室发展的实力标签。

陈效双表示,近年来,实验室承担了“核高基”“高分辨率对地观测系统”“载人航天与探月工程”等国家科技重大专项,国家重点研发计划“地球观测与导航”“量子调控与量子信息”“战略性先进电子材料”等重点专项,国家自然科学基金委创新研究群体项目、重大项目,以及国家重大工程型号任务等一系列聚焦国家核心竞争力的重大研究项目。

辛勤付出也迎来了累累硕果。近5年来,红外物理国家重点实验室获得各类科技奖项共计17项,包括国家自然科学奖二等奖1项、国家技术发明奖二等奖1项、国家科技进步奖特等奖2项、国家科技进步奖一等奖1项、国家科技进步奖二等奖2项;在《科学》《自然—电子学》等期刊上发布多篇有影响力的论文;获得发明专利授权数百项。

坚持专注

创新的事业离不开创新的人才和团队。从汤定元、沈学础、褚君浩等老一辈科研工作者,到目前的光电子学、光电子材料与器件、光电技术3支创新团队,实现了老中青结合、互相交叉,为红外物理国家重点实验室的科研攻坚和创新发展积蓄了强大动能。

而打造“红外领域高层次青年科技人才的培养基地”,也是实验室的重要目标之一。

目前,实验室拥有固定人员 71人,其中研究人员达 65人。在陈效双看来,“坚持需求牵引、学科推动模式下人与事结合的人才培养模式”是实验室多年来的探索实践所得。

留学回国的研究人员中,陈建新近年来不断攻关,发展了新一代红外探测材料与器件;郝加明专注于等离激元光子学、超构材料和变换光学等领域,取得了重要进展。

而博士毕业留所的研究人员中,黄志明的创新性工作,丰富了太赫兹波的产生和探测技术;胡伟达的深入研究,推动了室温二维材料红外探测器的发展。

实验室里一批35岁左右的青年才俊也崭露头角。王建禄、周靖、李冠海等研究人员在国际重要学术期刊上发表了一系列重要论文,并获得了多项重要荣誉,彰显了实验室强劲的发展后劲。

“我们实验室在成立之初的主要目的,就是在红外技术发展方面,为国家作出源源不断的创新性和原创性贡献。实验室有这样的文化,结合国家需求做好基础研究。”黄志明认为这样的理念已经深入到实验室人员的骨子里,“我来到这个环境中之后,也慢慢受这样的影响,希望在前沿领域做些事情”。

“要坚持一个方向,还要专注,科研工作不能打一枪换个地方。”胡伟达访谈时的关键词是“坚持、专注”,道出了红外物理国家重点实验室不断取得重大突破、人才团队不断成长壮大的奥秘。

开放创新

栽下梧桐树,引来金凤凰。红外物理国家重点实验室的发展,不仅迎来了留学人才的回归,也迎来了海外知名学者的访问交流。

陈效双表示,“开放、流动、联合、竞争”是实验室发展的八字方针。近年来,实验室设立开放课题44项,总经费620万元,占开放运行费24.8%;同时,实验室积极邀请美国、德国、日本、英国、加拿大等国知名学者来实验室做6个月以上的访问交流和合作。

在开放课题的支持下,红外物理国家重点实验室团队与武汉大学教授廖蕾合作的“砷化铟基纳米线器件研制及室温红外探测中的应用”成果、与复旦大学教授修发贤合作的“狄拉克和外尔半金属的相变及光电特性研究”成果等,均在国际重要学术期刊上发表。

同时,实验室团队与国际知名学者开展了系列合作研究,包括与俄罗斯科学家Yury Andreev合作的太赫兹光源研究,与日本教授小宫山进在近场红外光学系统与应用领域进行的研究,不仅促进了国际交流合作,也提升了实验室的国际影响力。

面对良好的发展态势,陈效双却主动查找问题。“目前,实验室在高性能微纳表征工作条件方面,还有待加强;针对红外物理基础研究与国家空间光电前瞻性技术研究,交叉型优秀年轻人才成长和储备还存在不足。”

陈效双希望,实验室设置、布局和人才配备既符合国际最新研究前沿和重大领域的发展趋势,又满足我国未来空间光电技术发展中应用基础和前瞻技术的攻坚需求。

“实验室发展与研究所发展实现了有机统一和良性互动。希望实验室未来更聚焦于国家的科研水平提升,取得一些‘从0到1’的突破。”上海技物所所长丁雷对红外物理国家重点实验室的发展寄予厚望。https://t.cn/A6GJj9YC

#365日碎片[超话]##日常[超话]#
2020年第42周(10.18)

多元化运动

家务活拖地成为本周主要运动模式

还有种竹子

某年去南京跟然姑娘讲竹林七贤的故事

估计家属又在旁边听到了

整了100颗竹子来种

又不养熊猫干嘛不种番薯

差点我手中的锄头变成了凶器

言归正传

本周没跳操维持体重不变

食(凡家食堂手作)

戚风蛋糕

肠仔包

肉桂卷面包

照烧鸡腿

辣椒子姜炒鸭肠

牛肉焗饭

本周写了2个菜谱

辣椒子姜炒鸭肠

戚风So easy,No 气疯

累计已有51个菜谱

离年度目标52个还差1个

最后1个写啥好呢?

安小坐家练毛笔字

本周感觉没有进步

九成宫百字精临完成一次

量上去了

质下降了

老师上课正好讲了如何临帖

静心放慢速度

从基本笔划重头再来

下课顺便看了小朋友们的书法作品

遇见可爱的戴老师

他说如果我再不努力要被小朋友们超过了

是啊起步已经晚了再不努力就废啰


用一首《笔墨是小舟》的歌词来告别本周

负暄梧桐

做个学童

朝朝暮暮

练功夫

不急不急 何必要急

一本一本读书

一字一字思索

时光如梭 有幸笔墨

有幸笔墨是小舟

任我 任我自在游

负暄梧桐 做个孩童

天真无忧爱生活

不急不急 何必要急

一茶一饭用心

一花一草喜乐

滋味如歌 有幸笔墨

有幸笔墨是小舟

任我 任我自在遨游

负暄梧桐 做个顽童

游戏往来真从容

一程一程出发

一山一海升华

天地如画 有幸笔墨

有幸笔墨是小舟

任我自在遨游




湖北日报:见缝插绿,云梦种出片片森林

湖北日报全媒记者 宋效忠 通讯员 谢庶麟 张守慧

“你看,家里开窗见绿,周围树木郁郁葱葱。”仲夏的云梦,绿荫如画,家住三湖连河公园附近的易先生神清气爽。

云梦县副县长龚华雄介绍,近3年,该县累计投资5.5亿元植绿造林,创建省级森林城市。目前,云梦城市道路、公路、铁路、水系绿化率分别达100%、93.37%、92%、83.3%;胡金店镇、伍洛镇2个乡镇成为全省绿色示范乡镇,青春村、两合村等49个村被评为全省绿色示范乡村。

作为我省国土面积最小、人口密度最大的县,云梦是如何“见缝插绿”的?

树随路走 水伴树行

7月初,湖北日报全媒记者驱车新316国道云梦段,两侧各宽12米的梧桐树林带青葱欲滴,仿佛两条绿色长龙,绵延20多公里。

在云梦伍洛段,绿化管护员熊亚辉和同事在路边忙着除草、剪枝、施肥、除虫。“近期雨水多,草长得快,每隔一周就得割一回。”熊亚辉说。

过去,这条路两侧杂草丛生,仅有两排梧桐树。2019年,云梦在新316国道两侧增植了四排梧桐树。

近年来,云梦以高速公路、国省干道、农村主路为“龙骨”,以随行水网为“眉线”,以农田林网为“映衬”,采用立体多彩化栽植模式,打造“树随路走、水伴树行、一路一景、移步换景”的生态廊道。

树随路走。该县投资1.2亿元,实施道路绿化122.7公里。其中,新316国道、云应路通道绿化工程已成为靓丽的风景线。

水伴树行。以生态河道建设为抓手,按照“净化、绿化、美化、优化”的标准,共完成河流、水库、渠道两岸生态修复30公里。

府河在云梦境内称涢水。2015年12月,涢水国家湿地公园获批建设。以此为核心,云梦打造“三湖连河”(梦泽湖、岳阳湖、黄香湖、府河)生态景观,形成“林水相依、水清林茂”的湿地生态涵养带。

如今,涢水国家湿地公园初现“水中森林”景观——岛上树木密布,水杉等林立水边,芦苇、香蒲、美人蕉挺立水上,菱角、荇菜浮在水面,水中还长着马来眼子菜等水草。

连片种树 村在林中

“过去臭气熏得头痛,现在每天闻花香、听鸟鸣。”提起义堂镇红光村的变化,68岁的五保户周春莲笑了。

周春莲家紧挨着村里的小游园。游园里高大的杨树、构树、樟树、雪松遮住了骄阳,石榴、枇杷、红叶石楠、栀子花点缀其间。树下,铺着整齐的草坪,放着石桌、石凳、长椅。

周春莲说,过去,这里是废弃的校舍。有人将其改造为养猪场,臭气熏天。省住建厅派来驻村扶贫工作队,搬走了养猪场,改建小游园,并将旧教学楼改造为村委会和村党群活动中心。

驻村扶贫工作队队长、第一书记郭翔介绍,近3年来,除了搬迁养猪场,红光村还拆掉61户危房,用来建设“五小园”——果园、茶园、花园、游园、菜园。如今,村在林中,面貌一新,被评为“国家森林乡村”。

按照“能绿尽绿、以绿增美”的原则,云梦对村庄周边、房前屋后、空闲场地、连村道路、住户庭院等区域,栽植能体现乡村风情的本地树种。

胡金店镇潘陈村通过迁村腾地,将原有宅基地改造为小森林。村党支部书记潘三明介绍,该村仅10亩以上的连片树林达到6个,森林面积达到500亩。

伍洛镇青春村通过绿色示范乡村建设,硬化通村道路,建起文化广场、绿化景观带。村湾里的绿化率超过30%,庭院绿化面积达到40%。

城在林中 人在园中

曲阳河旁,10公里长的滨水绿廊穿城而过。公园里,合欢、玉兰、朴树、紫薇、三角枫等树木从中,点缀着大鼎、秦简模型。

早晨,前来游园者沐着河边的微风,呼吸着新鲜空气,尽情享受着这片人造林带。市民聂先生表示,“行走河边,如同走进一座植物园。”

云梦以重点游园项目建设为示范,先后完成黄香大道景观区、凤栖公园、北城垣遗址小游园公园等惠民游园项目,启动吴禄贞公园、桂花潭郊野公园、高铁云梦东站站前绿化广场建设。同时,对县行政服务中心广场、曲阳河公园、凤栖公园、北城垣遗址小游园提档升级,营造整洁美观的绿化效果。

该县对建成区主要道路、绿化小游园补植树木、草皮、花灌木,对裸露土地开展补植补造,新增城区公园面积320亩,使城市建成区绿化覆盖率35%以上,人均公园绿地面积9平方米以上,市民出行500米内有休闲绿地,城市道路绿化率达到100%。

套种蔬果 增绿增收

7月3日,云梦县伍洛镇中丁村蔬果园里,金果挂果,果树下套种黄豆、西瓜、花生、棉花等农作物,生机盎然。

去年初,中丁村62户村民筹资209万元,成立合作社,流转土地418亩,建设蔬果基地。中丁天圆蔬果种植专业合作社理事长丁小进介绍,合作社与湖北天圆生态发展有限公司合作,形成“公司+合作社+基地+农户”的发展模式,果苗目前处于生长期,丰产后预计亩产值可达1万元。

以绿色增收为导向,云梦加快建设经济林,建成2000多亩特色林果基地、4万亩速生丰产用材林基地,实现林果采摘、苗木销售与造林一体化发展。

一批市场主体纷纷加入其中。

云梦经济开发区有一个200多亩的苗圃,苗木品种达100多种。这是湖北富苑科技生态有限公司的观光苗圃。董事长章建华介绍,像这样的苗圃,该公司在云梦建有5个,占地面积共800多亩。


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