劉杰：女核物理學家的科研人生

劉杰：女核物理學家的科研人生

Liu Jie: Her life and her research on nuclear physics

在蘭州中國科學院近代物理研究見到劉杰，很難將眼前這位年輕美麗的女子，與“核物理學家”的稱謂聯系在一起。她素面朝天，幾乎不加修飾，從容而淡定。

“不把自己當女生看——這就是我的秘訣”

女生搞近代物理研究，并不為人看好：女生做實驗能值夜班嗎？那么多精密儀器能操控好嗎？外表瘦弱的劉杰，身上有一股誰都拗不過的倔勁。“我算不上聰明，但我能堅持。你值班我也值班，你拉電纜我也拉電纜，力氣上肯定拼不過，其他方面能拼的我就去拼。”

1999 年在近代物理所博士畢業之后，劉杰到德國重離子研究中心（GSI）做博士后。劉杰的實驗需要用重離子轟擊石墨，留下的徑跡只有2～3納米，必須用高分辨率儀器才能看到。儀器特別敏感，連人員走動產生的環境信號，都對它干擾明顯。白天干擾信號太多，她就在夜深人靜的時候做實驗。大半年，劉杰每晚都重復著單調乏味的操作。

2000 年冬天的一個深夜，劉杰終于獲得了一張異常清晰的圖像。她的導師紐曼教授拿著那張圖像，連連驚嘆：我們用這臺儀器做實驗五六年了，從沒拿到過這么好的圖像！

除了在德國重離子研究中心，劉杰還在東京大學和馬普海德堡核物理研究所等知名科研單位，通過掃描探針顯微鏡、超高分辨透射電子顯微鏡等觀測手段，從原子尺度上認識了潛徑跡的基本特征，觀測到了缺陷周圍電子密度超結構，又在石墨中觀測到了新相態—納米金剛石的形成，并從理論上進行了解釋。這些成果，得到國內、國際同行的一致認可。

“女生在物理學界要是不投入更多的精力，沒辦法作出好成績。總是把自己當女生看，那也作不出好成績。”劉杰說，“不把自己當女生看——這就是我的秘訣。”

“讓核物理造福人類”

劉杰在學術上時刻瞄準國際的前沿領域。這幾年她帶領團隊注重發展核物理的應用研究。“重離子輻照材料形成的潛徑跡，經過化學蝕刻，可以形成大小可控的通孔，這就是核孔膜，能夠應用于生活的很多方面，例如，能用在防偽、過濾、電池隔膜、微量探測等領域。”課題組與清華大學合作，在蘭州重離子加速器上建造了一條核孔膜的輻照束線，形成了每年能夠輻照幾十噸聚合物薄膜的生產能力。

研究組基于重離子加速器拓展了納米材料的新制備技術，利用離子徑跡模板法制備出Au、Ag、Cu等多種材質的金屬和半導體的納米線，實現了對納米線晶體結構、取向、尺寸的可控制備，制備出空心、實心、錐形等多種形態的納米線。

特別是對納米線作了電學、光線、磁學、力學性質的系統研究，形成了一支掌握納米材料獨特制備技術的研究隊伍。

劉杰主持的“西部之光”項目“重離子徑跡中納米微針的形成和制備”，取得一系列具有國際先進水平的科研成果。金納米線陣列的相關研究成果已在期刊Nanotechnology上發表。

隨著半導體器件集成度的不斷增加，在空間輻射環境下更容易出現單粒子效應，單粒子效應的出現可能導致衛星上的電子學系統出現軟的或者硬的錯誤，將對在軌運行的航天器構成很大的威脅。“我們現在遇到的問題是，衛星雖然上天了，但其壽命問題卻沒有很好地解決。衛星運行的安全、可靠、長壽命等問題都有賴于基礎研究。”劉杰說。

近年來，劉杰團隊依托國家大科學裝置——蘭州重離子加速器，與國內30多個單位合作開展元器件單粒子效應的地面模擬試驗，為我國航空航天事業的快速發展作出了貢獻，也為未來深空探測提供了研究基礎。

“一個人的能力是有限的團隊的力量才是無窮的”

作為一“家”之長，劉杰關心著每一個人。一位年輕人的父親生病需要錢做手術，劉杰得知后，立刻到銀行取款幫助老人順利住院手術。她為了讓老師每天多喝開水，特意為老師買了一個精致的杯子，專門放在她的辦公室，每天老師來討論工作時，她都要先送上一杯香濃的茶。

劉杰記得家人同事每人的生日，唯獨自己的記不住。“2008年的2月18日，正好是我的生日，同事們悄悄地安排了一個生日Party。加速器數據獲取室的燈忽然黑了，每個人都拿著蠟燭進來，望著他們一張張可愛、可親的臉，我情不自禁地流淚了，那也是我長大以后唯一的一次流淚，我打內心里感謝他們。”劉杰說，她在工作中從來沒有哭過，唯有這次例外。

劉杰根據每個人的特長，分配適合的工作，鼓勵并信任年輕人，敢于給他們壓重擔子。在承擔的院創新項目中，各子項目都是讓年輕人獨立負責的。在加速器實驗中都是讓年輕人擔任值班長，使他們在實踐中鍛煉成長。

劉杰關注每個人的發展，為青年人提供出國機會。短短幾年就有2名年輕人獲得在德國留學1年的機會，2名博士生去法國參加講習班，1名博士生去德國參加講習班，2名博士生去德國參加3個月的實驗，1名博士生去俄羅斯訪問。劉杰領導的這個研究集體2011年被甘肅省總工會評為“勞動先鋒號”。

現在，劉杰這個團隊又擴大了，今年研究所為適應科研工作的需要，進行了組織機構的改革，成立了材料研究中心。劉杰受命擔任材料研究中心的主任。