于科研里找自我
——記北京航空航天大學(xué)教授單光存

□ 汲曉奇

單光存

單光存笑起來會有一些靦腆，但隱隱還能看見一些意氣風(fēng)發(fā)的少年感。翻開他的履歷，會發(fā)現(xiàn)這位青年科研者身上那種“恰同學(xué)少年，風(fēng)華正茂；書生意氣，揮斥方遒”的氣息是有源頭的：

18歲，他以優(yōu)異的競賽成績保送進入西安交通大學(xué)教改試點班讀信息工程專業(yè)，師從中國自動控制領(lǐng)域?qū)＜摇⒅袊こ淘涸菏苦嵞蠈帲?2歲，進入復(fù)旦大學(xué)就讀凝聚態(tài)物理專業(yè)，師從中國有機電子學(xué)與柔性電子學(xué)的主要奠基者黃維院士；25歲，就職于上海市嘉定工業(yè)區(qū)集團開發(fā)公司，任中廣國際廣告創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)基地項目主管，該項目被評為上海市嘉定區(qū)人民政府優(yōu)秀重點示范項目；28歲，進入香港城市大學(xué)攻讀博士，開始立足交叉學(xué)科，潛心從事精密儀器科學(xué)、MEMS器件/微系統(tǒng)與微納集成制造技術(shù)、磁性信息功能合金材料與磁性傳感器、量子傳感基礎(chǔ)理論和工程應(yīng)用等領(lǐng)域研究工作；31歲，出國，加入德國馬克斯—普朗克固體化學(xué)物理研究所；33歲，正式加盟北京航空航天大學(xué)，成為一位年輕教授。

在科研的道路上，單光存一直是鮮活暢快的。他既能專注嚴謹、腳踏實地，也愛接受新事物，挑戰(zhàn)新方向；他既希望自己的研究成果能給予社會和國家實實在在的貢獻，也希望自己能在科研路上變得越來越好。對單光存來說，只有在科學(xué)研究的道路上他才能找到自己最想要的樣子。

與科研為伴

“在尋求真理的長河中，唯有學(xué)習(xí)，不斷地學(xué)習(xí)，勤奮地學(xué)習(xí)，有創(chuàng)造性地學(xué)習(xí)，才能越重山跨峻嶺。”我國著名數(shù)學(xué)家華羅庚的一席話向世人展示了一名科學(xué)家應(yīng)該有的科研態(tài)度，一如單光存在科研路上做的那樣，不斷地學(xué)習(xí)，不斷地探索，不斷地去解科研上的謎題。

學(xué)生時代的單光存在學(xué)習(xí)能力上一直有著優(yōu)異的表現(xiàn)，除了聰明以外最重要的是勤奮。在復(fù)旦大學(xué)讀研究生期間，他在黃維院士的指導(dǎo)下較早地開展了納米尺度單分子熒光共振能量轉(zhuǎn)移譜（single-molecule FRET）技術(shù)的探索性研究工作，利用量子Monte-Carlo模擬方法深入地研究了半導(dǎo)體納米晶-有機共軛聚合物的能量轉(zhuǎn)移效率及其動力學(xué)行為，為FRET光譜技術(shù)在納米生物光子學(xué)等方面應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。在香港城市大學(xué)攻讀博士期間，他表現(xiàn)出了優(yōu)異的科研能力，擅長從基本原理層面抓問題的本質(zhì)，具備很強的創(chuàng)新思維和鉆研精神。

MEMS傳感器是隨著納米技術(shù)的發(fā)展而興起的新型傳感器，具有很多新的特性，相對傳統(tǒng)傳感器其具有更大的優(yōu)勢。在追求微型化的當(dāng)代，其具有良好的發(fā)展前景，受到越來越多國家的重視。單光存早在攻讀博士之前就已經(jīng)關(guān)注到了MEMS器件的發(fā)展，并于2010年進入香港城市大學(xué)讀博，對此進行深入研究。

在香港特區(qū)政府Research Grants Council（RGC）項目的資助下，單光存創(chuàng)新性地開展了基于硅隔離SOI耐高溫RF-MEMS傳感器的薄膜制備、高靈敏度芯片設(shè)計、高可靠傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計及封裝測試等基礎(chǔ)理論和工程實際應(yīng)用等研究工作，在單晶硅基MEMS器件做出了一系列的突破性成果。他和香港城市大學(xué)的同事們首次研究分析了硅基方形板微諧振器MEMS在Lame振動模式和方形伸展模式下的晶體取向?qū)ζ漕l率溫度系數(shù)的影響，理論模型分析結(jié)果被實驗測量數(shù)據(jù)所驗證，相關(guān)研究成果發(fā)表在國際MEMS領(lǐng)域排名第一的IEEE MEMS 2013國際會議。除此之外，他還設(shè)計并參與制造了基于Silicon on Insulator（SOI）的Wine glass mode微諧振器MEMS，首次提出了非線性動力學(xué)模型研究分析其工作區(qū)域和非線性工作機制。

在太赫茲微機械波導(dǎo)器件的設(shè)計和微機械MEMS加工制作研究領(lǐng)域，單光存也做出了重要貢獻，他參與研制了一系列高性能的D波段0.14THz和0.17THz頻段的毫米波波段以及0.34THz的太赫茲微機械矩形波導(dǎo)器件。盡管單光存在微機電系統(tǒng)的突破性設(shè)計和微納加工領(lǐng)域已處于國際水平，但他并不滿足于此，因為他知道硅基MEMS和石墨烯基器件是未來通信電子電路系統(tǒng)微型化智能化的重要發(fā)展趨勢。為了對硅基MEMS有更深的了解與研究，2012年單光存獲得了香港城市大學(xué)的研究訪問基金資助，赴美國哥倫比亞大學(xué)以訪問學(xué)者身份從事合作研究，提出了若干高性能石墨烯光電子器件，并受邀撰寫英文專著Graphene Science Handbook章節(jié)1篇。

科學(xué)的靈感，絕不是坐等可以等來的。一步一個腳印，單光存踏踏實實地走過了3年博士生時光。2013年10月，單光存進入德國馬克斯—普朗克研究所進行博士后工作，合作導(dǎo)師Claudia Felser教授（APS fellow），所在團隊主要從事MEMS器件/微系統(tǒng)領(lǐng)域、磁性合金材料及拓撲量子材料的設(shè)計與理論計算等領(lǐng)域的研究，在磁性信息功能材料和低維信息材料方面取得了原創(chuàng)性研究成果。基于在磁性功能合金材料和非晶合金材料領(lǐng)域取得的研究成果，單光存在今年7月份中國材料學(xué)會組織召開的2018中國材料大會上榮獲了非晶和高熵合金分會的杰出青年科學(xué)家獎。

在科研的路上

科學(xué)沒有國境，但科研者有祖國。近年來，隨著國內(nèi)吸引人才政策力度的加強，留學(xué)的青年科研者們紛紛選擇回國。2014年，單光存結(jié)束了德國的工作回到祖國，分別于香港大學(xué)和香港城市大學(xué)展開研究工作。一年后，他入選北航“卓越百人計劃”，正式加盟北京航空航天大學(xué)。

回國以后，單光存一直與美國哥倫比亞大學(xué)、法國高科綜合理工大學(xué)、香港城市大學(xué)和德國馬普所等全球知名一流大學(xué)和研究機構(gòu)保持著密切廣泛的研究合作，還承擔(dān)了戰(zhàn)略性國際合作創(chuàng)新項目，并曾在德國Saarland大學(xué)副校長Prof.Dr.Uwe Hartmann實驗室做訪問教授，在新型磁學(xué)結(jié)構(gòu)的微納傳感器集成技術(shù)及納米技術(shù)方面開展合作，積累了非常豐富的研究經(jīng)驗。

2016年，單光存入選國家“千人計劃”青年項目，所帶課題組主要研究致力于探索發(fā)展高精度測控技術(shù)、新型量子傳感技術(shù)與人工智能技術(shù)。面向國家在高精度智能測控與量子調(diào)控技術(shù)領(lǐng)域重大需求，單光存團隊在國內(nèi)率先開展了基于量子閉環(huán)操控的原子自旋慣性與磁場測量技術(shù)研究；作為任務(wù)負責(zé)人承擔(dān)了戰(zhàn)略性國際合作創(chuàng)新項目“極低溫區(qū)基準級測溫系統(tǒng)”中的“高精度微波諧振測控技術(shù)”研究，引領(lǐng)了我國新型高精度智能測控技術(shù)的發(fā)展。

一直以來，單光存所作研究時刻跟著時代的發(fā)展走。通過科技改變世界，改變?nèi)祟惖纳钍撬锌蒲腥藛T的追求，自然也是單光存的追求。如今，國家對于科技的投入力度越來越大，在這大好形勢下，單光存認為科研者更應(yīng)該腳踏實地地做出更多實用的科研成果。

目前，單光存的課題組正在主持承擔(dān)國家重點研發(fā)計劃海洋環(huán)境安全專項項目（課題四承擔(dān)），重點研究如何從海水中“富集”放射性核素。自從日本福島核電站泄漏事故之后，如何保障海洋環(huán)境核安全問題一直被國際上廣泛關(guān)注。團隊利用“第一性原理”計算進行分子設(shè)計和物化原理分析，設(shè)計制備新型功能化納米雜化材料，利用材料結(jié)構(gòu)、多重弱相互作用（氫鍵、范德華力和π-π共軛等）和化學(xué)功能團的多重協(xié)同作用，以期實現(xiàn)對海水中超低濃度放射性核素的高效富集，已發(fā)表SCI論文5篇，申請專利兩項。除此之外，他們還開展了譜儀關(guān)鍵部件直接探測的新原理和解譜新算法研究。通過研究海水中放射性核素監(jiān)測裝置中的數(shù)字化多道脈沖幅度分析方法，實現(xiàn)了基于NaI(Tl)探測器的數(shù)字化多道能譜處理系統(tǒng)；同時正在積極開展符合與反符合法以降低測量本底，研發(fā)出具有核素分辨能力的智能型超低本底放射性核素探測器。

法國作家左拉說過：“生活的全部意義在于無窮地探索尚未知道的東西，在于不斷地增加更多的知識。”單光存在科研上一直保持著無窮的好奇心和耐心，在生活上也一直保持著活躍的求知欲和探索。他擅長高科技產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略咨詢，關(guān)注新媒體行業(yè)的發(fā)展，業(yè)余只要有時間就會參加一些創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)的活動，香港和西安交通大學(xué)的企業(yè)俱樂部活動也都積極參加。盡管早已過了而立之年，但生活并未磨滅掉他身上的青春活力。懷抱著對科學(xué)的熱愛與好奇，單光存正以更加飽滿的精神狀態(tài)奔跑在科研的道路上。