科研路遠(yuǎn) 永志勿忘
——記中山大學(xué)電子與信息工程學(xué)院副教授沈巖

□ 于曉杰

白云山高，珠江水長(zhǎng)。吾校矗立，蔚為國(guó)光。坐落在中國(guó)廣東省廣州市的中山大學(xué)，有著一百多年的辦學(xué)歷史，在一個(gè)多世紀(jì)的歷史沿革中為我國(guó)培育了無數(shù)的科研人才，而這里便是沈巖科研夢(mèng)想孕育而生的地方。

從事科學(xué)研究最大的樂趣是什么？在這個(gè)常談常新的問題里，青年科學(xué)家沈巖有他獨(dú)特的解讀方式。

在他的眼中，科學(xué)研究一定要有一個(gè)長(zhǎng)遠(yuǎn)的核心目標(biāo)，在努力達(dá)到這一核心目標(biāo)的過程中，科學(xué)家勢(shì)必會(huì)發(fā)現(xiàn)很多有意思的物理現(xiàn)象，身處其中，開拓創(chuàng)新，對(duì)于他們來說便是最大的樂趣。他幽默地說：“研究人員就像一只老母雞，在去往自己目的地的過程中，可以在沿途中觀看到很多風(fēng)景，每產(chǎn)生一個(gè)的科研成果、發(fā)現(xiàn)一個(gè)新的科研物理現(xiàn)象，就等于下了一個(gè)蛋，以此積少成多，獲得累累科研碩果?！?/p>

“科研的每一步都要擲地有聲?！鄙驇r說。在如今日漸浮躁的科研環(huán)境中，摒除一切浮躁及功利心，踏踏實(shí)實(shí)、一步一個(gè)腳印扎根自己所從事的研究領(lǐng)域，為領(lǐng)域的發(fā)展做出貢獻(xiàn)，便是他一直在堅(jiān)守的科研信念。在微納結(jié)構(gòu)電子光子與器件研究領(lǐng)域中前行多年，他正是憑著自己扎實(shí)的科研基礎(chǔ)以及永不動(dòng)搖的科研信念，在過渡金屬及其氧化物的材料制備與晶體結(jié)構(gòu)調(diào)控，序結(jié)構(gòu)材料設(shè)計(jì)、制備與光電效應(yīng)，微納結(jié)構(gòu)光電特性原位表征技術(shù)等方面的研究中步步前行，取得了一系列亮眼的成績(jī)。

無心插“柳”，“柳”成蔭

物理世界變幻莫測(cè)，從一開始就令沈巖神往。高考時(shí)，他以優(yōu)異的成績(jī)考入中山大學(xué)材料物理專業(yè)，開始在他夢(mèng)寐以求的物理海洋中求索、徜徉。最初，沈巖的夢(mèng)想是希望將來能在學(xué)生管理以及學(xué)生工作方面有所發(fā)展，但在機(jī)緣巧合之下，他的人生方向逐漸開始轉(zhuǎn)變，慢慢步入了研究領(lǐng)域。

大學(xué)二年級(jí)，沈巖在參加競(jìng)選學(xué)生干部的演講時(shí)，遇到了他如今所在團(tuán)隊(duì)的領(lǐng)導(dǎo)人鄧少芝教授。當(dāng)時(shí)，鄧少芝正是演講比賽的評(píng)委，初見沈巖，她對(duì)其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S、出色的口才留下了深刻的印象，并建議沈巖大三的時(shí)候可以來她所在的實(shí)驗(yàn)室體驗(yàn)一下。大三時(shí)期，沈巖抱著試試看的想法走進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室，原本從未想過步入科研領(lǐng)域的他，在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室之后，慢慢被實(shí)驗(yàn)室的氛圍以及導(dǎo)師的人格魅力所深深吸引，因此下定決心向著學(xué)術(shù)方面發(fā)展。本科畢業(yè)后，沈巖選擇了繼續(xù)留校深造，師從中國(guó)科學(xué)院院士許寧生，開展了全新的科研探索。作為沈巖的科研領(lǐng)路人，許寧生淵博的科學(xué)知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、低調(diào)的行事風(fēng)格、深邃的科研見解以及大家學(xué)術(shù)風(fēng)范令他印象尤為深刻，在許寧生的引領(lǐng)下，沈巖開展了全新的科研探索之旅，并順利獲得了材料物理與化學(xué)專業(yè)博士學(xué)位。

孜孜不倦，開展科研探索

目前，沈巖的主要研究方向集中在真空自由電子、光子及其光電器件的相關(guān)領(lǐng)域，而這一領(lǐng)域面臨的主要瓶頸就是：如何在保持低能耗的同時(shí)又能產(chǎn)生高功率的真空電子器件。現(xiàn)如今，科學(xué)家在這一領(lǐng)域的研究中普遍采用的是場(chǎng)致電子發(fā)射，使用的是納米冷陰極材料，但矛盾的是，這種材料通常產(chǎn)生不了高功率，如果將其輸出的功率向上提，材料性能很容易失效。

如何解決這一問題呢？根據(jù)多年的研究經(jīng)驗(yàn)，沈巖有屬于自己的獨(dú)特見解。他認(rèn)為，解決這一問題應(yīng)從兩方面著手：首先從材料的角度來說，發(fā)展性能更高、可靠性更好的新材料來替代舊材料；其次就是從現(xiàn)有的電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的前提下，探討新的激勵(lì)模式，比如光等。

帶著對(duì)這一問題的思考，沈巖成功申請(qǐng)了國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目“鉬及其氧化物微納結(jié)構(gòu)單晶體的制備方法與物理特性研究”。在這一項(xiàng)目中，他將從材料角度出發(fā)，把發(fā)展一種新型的高熔點(diǎn)金屬微納結(jié)構(gòu)作為目標(biāo)，將目光聚焦在了鉬的各種微納結(jié)構(gòu)單晶體的制備、表征及生長(zhǎng)機(jī)制研究中，試圖從探索這一金屬元素的物理特性為過渡金屬材料在真空微納電子、光子器件中的應(yīng)用而貢獻(xiàn)力量。

生活中，過渡金屬并不常見，因?yàn)榇蠖鄶?shù)過渡金屬都以氧化物或硫化物的形式存在于地殼中，只有金、銀等幾種單質(zhì)可以穩(wěn)定存在。鉬位于第五周期，屬于典型的第二過渡系金屬。它具有高熔點(diǎn)、高熱導(dǎo)、高電導(dǎo)的特點(diǎn)，同時(shí)還表現(xiàn)出良好的化學(xué)和熱穩(wěn)定性。鉬有兩種最穩(wěn)定、最常見的氧化物，其中，二氧化鉬是一種金屬氧化物，具有良好的電導(dǎo)性；三氧化鉬是一種寬帶隙半導(dǎo)體，具有良好的光致和電致變色特性。以上這些物理特性使鉬及其氧化物的微納結(jié)構(gòu)可能被用作場(chǎng)發(fā)射、超級(jí)電容器、發(fā)光器件、表面等離激元共振、鋰電池、傳感器等微納光、電子特性研究領(lǐng)域的核心材料。

為了滿足微納光、電子材料研究和器件應(yīng)用的需求，現(xiàn)階段的發(fā)展需要制備得到尺寸在0.1μm～100μm的鉬及其氧化物微納結(jié)構(gòu)單晶體，并使材料獲得高熔點(diǎn)、高電導(dǎo)、高熱導(dǎo)、強(qiáng)可加工性和突出的化學(xué)、熱穩(wěn)定性。目前相關(guān)研究的瓶頸在于：缺乏一種可以獲得高品質(zhì)、高性能微納結(jié)構(gòu)單晶體的可控制備技術(shù)，以及缺乏對(duì)材料外觀形貌、結(jié)晶質(zhì)量、生長(zhǎng)取向以及體積尺寸的有效調(diào)控手段。而想要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，就對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備提出了更高的要求。

最初來到實(shí)驗(yàn)室時(shí)，沈巖就接觸到了整個(gè)實(shí)驗(yàn)室最古老的設(shè)備——一臺(tái)20世紀(jì)60年代的光學(xué)鍍膜儀。當(dāng)時(shí)，實(shí)驗(yàn)室鼓勵(lì)科研人員對(duì)這一設(shè)備進(jìn)行改造，從那時(shí)開始，沈巖及其科研伙伴們就逐漸養(yǎng)成了根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備創(chuàng)新改造的能力，最終成功設(shè)計(jì)并制造了一臺(tái)適用于單晶鉬微納結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)的高真空熱蒸發(fā)系統(tǒng)。此外，還發(fā)展了如光電共驅(qū)動(dòng)電子發(fā)射的原位表征裝置等多個(gè)研究平臺(tái)。利用自己設(shè)計(jì)的設(shè)備，沈巖已在國(guó)際上首次制備出了毫米級(jí)的單晶鉬結(jié)構(gòu)，這對(duì)真空微納光子電子器件的發(fā)展有著特殊的意義。所報(bào)道的高質(zhì)量新型微納結(jié)構(gòu)，被國(guó)內(nèi)外多個(gè)研究組多次作為代表性材料正面引用。

在自身不斷地努力下，沈巖取得了豐碩的研究成果，在各類SCI期刊上發(fā)表論文數(shù)十篇，包括以第一作者發(fā)表的中國(guó)科學(xué)院JCR-SCI大類一區(qū)的TOP期刊數(shù)篇。相關(guān)成果豐富了該領(lǐng)域?qū)Ω呷埸c(diǎn)金屬納米結(jié)構(gòu)及光電特性的認(rèn)知，獲國(guó)內(nèi)外同行普遍認(rèn)可，曾獲邀國(guó)內(nèi)核心會(huì)議做邀請(qǐng)報(bào)告，國(guó)際會(huì)議多次做口頭報(bào)告，并獲國(guó)際會(huì)議論文最佳張貼海報(bào)獎(jiǎng)。此外，其作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人主持項(xiàng)目若干項(xiàng)，作為學(xué)術(shù)骨干參與項(xiàng)目多項(xiàng)，含國(guó)家級(jí)重點(diǎn)項(xiàng)目4項(xiàng)，總立項(xiàng)金額超過3000萬元。

團(tuán)隊(duì)共行，創(chuàng)新開拓不息

作為一名青年研究者，除了自身要具備對(duì)于科學(xué)研究發(fā)自內(nèi)心的熱愛以及科研創(chuàng)新的能力外，團(tuán)隊(duì)的引領(lǐng)與支撐也起著至關(guān)重要的作用。這一點(diǎn)，沈巖體味尤深。在他的眼中，“對(duì)待科學(xué)研究時(shí)刻保有極大的熱忱，從事研究工作低調(diào)、務(wù)實(shí)、認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)”是科研團(tuán)隊(duì)多年來所承襲下來的傳統(tǒng)，而團(tuán)隊(duì)成員對(duì)于科研的堅(jiān)持與篤定也給予了他潛移默化的影響并賦予了他不斷科研開拓的決心與動(dòng)力。

對(duì)于今后的研究之路，沈巖也有屬于自己的規(guī)劃。在國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目支撐下，他希望能夠真正制備出高質(zhì)量的單晶鉬微納結(jié)構(gòu)，在這一基礎(chǔ)之上，獲得大尺寸、高品質(zhì)、高性能的鉬及其氧化物微納結(jié)構(gòu)的單晶體，為微納光電子學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展提供材料與制備技術(shù)儲(chǔ)備。除此之外，他還將探索在光電耦合作用下的真空電子發(fā)射的物理模型和物理規(guī)律，在自己所在的領(lǐng)域中取得更多突破。

科研無涯，人不能窮盡所有問題，但可以在不懈求索中找到人生的樂趣，實(shí)現(xiàn)生命的價(jià)值。科研路漫漫，今后的挑戰(zhàn)還有更多，作為一名熱忱、包容、務(wù)實(shí)的科研工作者，沈巖早已迫不及待深入這茫?？蒲兄?。