求知物理不倦 求是創(chuàng)新不輟

汲曉奇

張文號

尼爾斯·玻爾說過：“物理學(xué)所涉及的就是我們對于自然界所能說的東西?！睆男【蛯ξ锢碛兄鴿夂衽d趣的張文號，始終抱有對未知世界的強(qiáng)烈好奇心。物理世界之美，令其神往。“我們生活中接觸到的各種各樣神奇的自然現(xiàn)象，都會讓我深刻地感受到我們生活在這樣一個妙趣橫生的世界。從而會間接啟發(fā)我、促使我主動發(fā)現(xiàn)和探究世間萬物背后運(yùn)行的邏輯和規(guī)律。”張文號說。

在求知欲的驅(qū)使之下，張文號也一步步順利踏進(jìn)了這一“判天地之美，析萬物之理”的物理世界中。經(jīng)歷了一路以來的學(xué)習(xí)、探索與沉淀，如今的張文號扎根在華中科技大學(xué)物理學(xué)院這一平臺，將全身心放在低維量子材料和結(jié)構(gòu)的制備，以及低溫強(qiáng)磁場掃描隧道顯微鏡/譜研究工作上。重點(diǎn)關(guān)注新奇界面超導(dǎo)和電子關(guān)聯(lián)體系的奇異物性，并在原子尺度上進(jìn)行量子調(diào)控的探索。在物理世界，他對于科研理想的追逐，從未止步……

探究學(xué)習(xí) 以夢為馬

以興趣所驅(qū)使的求學(xué)及科研之路，張文號一路走來都異常的堅(jiān)定與踏實(shí)。

2004年，他以優(yōu)異的成績考入華中科技大學(xué)物理系，本科畢業(yè)后，他又順利考取了清華大學(xué)物理系攻讀博士學(xué)位，并前往復(fù)旦大學(xué)物理學(xué)系從事博士后研究。在多所名校多年的學(xué)習(xí)、積累，讓張文號在科研方面打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

在物理世界的學(xué)習(xí)和探究過程中，他在獲取一些新知識的同時，也在不斷獲得新的養(yǎng)分和快樂。通過學(xué)習(xí)，張文號不僅從教科書中獲取到了一系列前沿科研成果，他還以此為契機(jī)去感受、領(lǐng)悟科學(xué)家的思想，并受益匪淺?！坝泻芏鄠ゴ蟮奈锢韺W(xué)家，他們創(chuàng)造了無數(shù)精巧的物理模型，發(fā)展了一系列別出心裁的實(shí)驗(yàn)技巧以及奇思妙想的物理方案，我們都會在感受的同時，不知不覺為這樣一些物理創(chuàng)新而拍案叫絕?！睆埼奶栒f。

思考是科研人的工作方式之一。物理定律不能單靠“思維”來獲得，還應(yīng)致力于觀察和實(shí)驗(yàn)。張文號在清華大學(xué)薛其坤院士課題組攻讀博士期間，主要從事MBE薄膜材料制備和S T M表面探測方面的研究，非常熟悉超導(dǎo)真空、分子束外延、掃描隧道顯微鏡和電學(xué)輸運(yùn)等必要的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，是單層FeSe/SrTiO3薄膜界面高溫超導(dǎo)現(xiàn)象的最早發(fā)現(xiàn)者之一，在襯底處理、低維材料生長、FeSe超導(dǎo)薄膜和STM/STS表征等領(lǐng)域的研究中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

博士期間，張文號就以第一作者或共同第一作者的身份在Nature Materials、Nature Communications等期刊上發(fā)表了論文8篇。主要工作是利用分子束外延生長技術(shù)成功制備了高質(zhì)量的單層FeSe薄膜，并發(fā)展了利用FeTe薄膜作為保護(hù)層的方法，成功將單層FeSe薄膜從超高真空環(huán)境轉(zhuǎn)移到大氣下進(jìn)行宏觀輸運(yùn)性質(zhì)的測試，為確定單層FeSe/SrTiO3(001)薄膜是一個宏觀尺度上最薄的鐵基超導(dǎo)體，打下了重要的材料基礎(chǔ)。

張文號直言自己在清華攻讀博士期間受到了十分扎實(shí)而又嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲杏?xùn)練。而在復(fù)旦大學(xué)從事博士后研究期間，他的科研之路步入了一個新階段。在這一期間，他的科研思維也變得更加活躍與自由。在學(xué)習(xí)相關(guān)科研技術(shù)的基礎(chǔ)上，張文號還學(xué)習(xí)了怎樣從不同角度理解實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，怎樣去設(shè)計(jì)、抓住實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在這一過程中，他感受到最多的就是思想的自由及學(xué)術(shù)的活躍，并在不斷的交流學(xué)習(xí)中，提高了自己高效工作的能力。

這段期間，他開展了Bi/Ni雙層薄膜的MBE生長和超導(dǎo)電性STM/STS的測量，探索了界面誘導(dǎo)超導(dǎo)的可能配對性機(jī)制，以及超導(dǎo)和磁性共存現(xiàn)象。另一項(xiàng)關(guān)于FeSe薄膜表面電子摻雜效應(yīng)的工作，測量了不同層厚(1-20UC)FeSe薄膜表面沉積堿金屬原子（K）后，其電子結(jié)構(gòu)的變化情況，得到了超導(dǎo)隨電子濃度摻雜效應(yīng)的電子相圖。并比較了不同襯底上（SrTiO3和Grapene/SiC）FeSe薄膜的超導(dǎo)電性對電子摻雜的響應(yīng)。此項(xiàng)工作已在Nano Letters上發(fā)表，并在領(lǐng)域內(nèi)產(chǎn)生了一定的影響。

積累沉淀 創(chuàng)新篤行

2008年本科畢業(yè)后到現(xiàn)在，張文號在科研方向上實(shí)現(xiàn)著一次又一次的突破，在不斷嘗試之后，他也慢慢找到了自己更感興趣、更加深入的研究領(lǐng)域和方向。2016年，張文號來到了華中科技大學(xué)物理學(xué)院擔(dān)任副教授，在之前的研究基礎(chǔ)之上，他將自己的科研方向做了更大的拓展，主要從事低維量子材料和結(jié)構(gòu)的制備，以及低溫強(qiáng)磁場掃描隧道顯微鏡/譜研究工作，在這一方向上開始了不懈的研究探索之路。

2016年，張文號成功申請了國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目“基于LaNiO3薄膜的復(fù)雜氧化物分子束外延生長和原位掃描隧道顯微鏡/譜研究”。在這一研究中，他們將實(shí)驗(yàn)環(huán)境從超高真空的環(huán)境轉(zhuǎn)移到大氣中，從原位測量轉(zhuǎn)移到非原位的測量中，將不同的真空腔體與實(shí)驗(yàn)測量的腔體進(jìn)行一一耦合、過渡，在這樣的情況下，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)表征測量，不僅能最大程度地保護(hù)樣品，還獲取了一些樣品本身的特殊性質(zhì)。

對于張文號來說，科學(xué)研究是一直在不斷摸索中創(chuàng)新前行。近年來，關(guān)于單層或者少層2D-TMD體系的研究主要集中于生長過程中二維材料與襯底晶格相對取向的影響、外延應(yīng)力效應(yīng)對晶格和電子結(jié)構(gòu)的改變、離子液體門電壓調(diào)控載流子濃度、層間耦合作用調(diào)節(jié)等方面。目前，張文號在研的國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“二維過渡金屬硫族化合物薄膜及其異質(zhì)結(jié)的外延生長和電子摻雜效應(yīng)調(diào)控”就對這一領(lǐng)域的研究展開了一系列探索。

在這一項(xiàng)目中，張文號主要利用MBE技術(shù)外延生長出原子級平整、薄膜層數(shù)可控的2D-TMD薄膜，結(jié)合原位STM/STS實(shí)驗(yàn)手段建立微觀晶體結(jié)構(gòu)和電子態(tài)之間關(guān)聯(lián)的圖像。進(jìn)一步結(jié)合不同襯底外延、表面吸附或元素?fù)诫s、不同退火等處理方法，調(diào)控其載流子濃度和類型，構(gòu)建體系的電子相圖。采用低溫強(qiáng)場STS測量手段，研究超導(dǎo)性質(zhì)隨磁場變化的電子結(jié)構(gòu)特征，以及可能存在的結(jié)構(gòu)、有序電子態(tài)等之間的競爭關(guān)系和相互作用。以2D-TMD薄膜為模板，構(gòu)建強(qiáng)關(guān)聯(lián)、與外爾半金屬或Ising超導(dǎo)材料相關(guān)的復(fù)雜異質(zhì)結(jié)構(gòu)，探索奇異量子行為。結(jié)合外爾半金屬（MoTe2、WTe2）的拓?fù)涮匦?，調(diào)控超導(dǎo)電性和異質(zhì)結(jié)界面，加深理解和探索界面誘導(dǎo)的新奇物理現(xiàn)象，以及可能的非常規(guī)超導(dǎo)機(jī)理。如今，這項(xiàng)工作正在順利進(jìn)行中。

教學(xué)育人 孜孜不倦

教書育人是師者的天職。一直以來，張文號始終將培養(yǎng)下一代科研人才當(dāng)作自己的使命，并在多年的教學(xué)生涯中形成了一套屬于自己的獨(dú)特教學(xué)方法。如今，他也在擔(dān)任著大學(xué)物理理論課以及實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)工作，而這兩門課程也恰巧是物理學(xué)的兩大精神支柱?！拔覀儗W(xué)習(xí)物理的目的是為了了解大自然并對其進(jìn)行規(guī)律分析，而在這其中，理論學(xué)習(xí)及實(shí)驗(yàn)觀測都是不可或缺的。”

在日常的教學(xué)過程中，張文號也會將理論知識與演示實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來，特別是在演示實(shí)驗(yàn)的展示過程中，他會巧妙地將其與我們的生活亦或是自然界觀察到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相結(jié)合，讓學(xué)生能夠更好地理解自己所學(xué)習(xí)的相關(guān)知識與實(shí)驗(yàn)技能。在實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過程中，張文號也會手把手地進(jìn)行指導(dǎo)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的步驟進(jìn)行動態(tài)的調(diào)整，以在整個實(shí)驗(yàn)過程中形成正向反饋。如今，科學(xué)的發(fā)展越來越趨向精細(xì)化，張文號也會隨時與不同領(lǐng)域的學(xué)者、同行進(jìn)行充分溝通，結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)取長補(bǔ)短，去擴(kuò)展并且發(fā)現(xiàn)新的物理現(xiàn)象。

路漫漫而使命在肩。一路走來，張文號始終認(rèn)為：不管是從事科學(xué)研究還是與學(xué)生打交道、相處，都是一個相互摸索和互相學(xué)習(xí)的過程。未來，他還將堅(jiān)定信心，結(jié)合團(tuán)隊(duì)在分子束外延生長等方面的優(yōu)勢，沉下心來，好好將科研工作做扎實(shí)，爭取實(shí)現(xiàn)更大的科研突破。在求知物理的這條道路上，他會永遠(yuǎn)保持著那份發(fā)自心底的求知欲。