翁红明在讲解电子运输理论。
田春璐摄
人物简介:
翁红明,1977年出生,现为中国科学院物理研究所凝聚态理论与材料计算实验室研究员、博士生导师。主要致力于凝聚态物理计算方法和程序的开发以及新奇量子现象的计算研究,成果入选2015年度中国科学十大进展、英国物理学会《物理世界》2015年度十大突破、美国物理学会《物理评论》系列期刊创刊125周年纪念文集等。
在中科院物理研究所(以下简称“物理所”)的年轻人里,研究员翁红明是小有名气的一位。就在刚刚过去的2022年,他因在数学物理学领域的杰出贡献,获得第四届“科学探索奖”。
在国际计算凝聚态物理研究领域,翁红明成果颇丰。其中最为人称道的,是他和同事们合作首次在固体中观测到外尔费米子和三重简并费米子的准粒子。这是国际上物理学研究的重要科学突破,对拓扑电子学和量子计算机等颠覆性技术的诞生具有非常重要的意义。
自由思考、厚积薄发,真正对人类文明有所贡献
1928年,英国物理学家保罗·狄拉克提出了描述相对论电子态的狄拉克方程。1929年,德国科学家赫尔曼·外尔指出,当质量为零时,狄拉克方程描述的是一对重叠的具有相反手性的新粒子,即外尔费米子。这种神奇的粒子带有电荷,却不具有质量,因而具有确定的手性(指一个物体不能与其镜像相重合,如我们的双手,左手与右手互成镜像,但不能重合)。
但是80多年过去了,科学家们一直没有能够在实验中观测到外尔费米子。直到2015年1月初,中科院物理所方忠研究员带领的研究组与普林斯顿大学研究小组合作,从理论上预言了在以砷化钽为代表的一批材料中存在着外尔费米子。此后,这个理论预言经过实验得到了进一步验证。
在研究过程中,翁红明发挥了至关重要的作用。他从发表于1965年的一篇实验文献中受到启发,并通过第一性原理计算,初步认定砷化钽晶体等同结构家族材料可能是无需进行调控的、本征的外尔半金属。这类材料能够合成,没有磁性,没有中心对称,是实验制备、检测都非常便捷的绝佳材料。
翁红明说:“这一发现的难度在于,从众多材料中找到合适的对象犹如大海捞针,必须对外尔费米子和材料物理特性都有相当认识才行。”
在外尔费米子被发现的一年后,翁红明和同事们又进一步“预言”:在一类具有碳化钨晶体结构的材料中存在三重简并的电子态。
2017年6月,这个新预言被实验证实,三重简并费米子被首次观测到。这是物理所科研团队继拓扑绝缘体、量子反常霍尔效应、外尔费米子之后,在拓扑物态研究领域取得的又一次重要突破,引起国际物理学界广泛关注。
成绩源于多年的深耕积累。翁红明很享受在物理所工作的经历:“这无关荣誉,我找到了更感兴趣、更加深入的研究领域和方向。”
自由思考、厚积薄发,一直是翁红明喜欢的学术氛围。他所追求的不是多发表文章,而是能攀登科学高峰,真正对人类文明有所贡献。
科研仅靠一个人或一个小组的力量是不够的
作为理论物理学家,翁红明专攻量子材料的计算和设计。
物理学通常分成两大类,即理论物理和实验物理。理论物理通过理论推导和公式推算得出的结论被称为“预言”,“预言”必须通过实验验证才能成为国际公认的科学事实。
在翁红明看来,他接连获得的几次重大发现,都离不开与同事们的通力合作。这,也是他做科研一直特别重视的一点。
“理论预言、样品制备和实验观测,这三个环节缺一个都不行。”翁红明说,“在当今科学领域细分程度非常高的情况下,科研仅靠一个人或一个小组的力量是不够的。当有重要任务目标时,我们几个小组紧密合作,在理论、样品、实验等环节实现了环环相扣、无缝对接。”
在许多人的想象中,理论物理学家的工作,就是每天独自埋头在稿纸堆里计算推演,然后坐着冥思苦想、灵光乍现。
但翁红明认为,计算推演的确要做,思考分析也不可少,但和同行们的交流也非常重要。他每天上班的第一件事就是查看和了解国际上最新的科研进展,然后分析、思考、计算,再把自己的想法跟同事们交流。“很多时候,我的一些想法,或者说突然的一些灵感,其实都是在思考、交流和工作过程当中产生的。”
“发现三重简并费米子”这一成果,就源于翁红明和石友国、钱天两位同事一次喝咖啡时的思想碰撞。
物理所的咖啡厅在学术界享有盛誉,不但因为咖啡好喝,也因为常有科研人员汇聚在此畅聊科学、各抒己见,聊着聊着,灵感经常“火花四射”。
和大家一样,翁红明、石友国和钱天工作之余也喜欢在咖啡厅一聚。翁红明有什么新想法会第一时间告诉他俩;石友国和钱天在实验过程中有什么新发现或疑惑,也会第一时间反馈给翁红明。
“闲聊中就能交换信息,我们的交流是完全敞开的,毫无保留地让大家知道彼此做了什么。”翁红明说。
翁红明告诉记者,在科研道路上,自己非常珍视的成功秘诀有两个,一个是注意总结和积累,另一个就是跟别人多交流。
“目前我努力发展基于大数据和人工智能的凝聚态物质科学研究,其实也是基于这两点考虑,因为所有人的知识积累都体现在这些数据当中。”翁红明说。
做研究应该抓住一些更新奇、更本质的问题
1977年,翁红明出生在江苏泰兴一户普通人家。他的父母都是农民,家里还有一个姐姐。
初中开始,翁红明第一次接触到物理,从此便沉迷其中。“物理让我对周围的世界有了更深入的了解和认识。”翁红明说。
兴趣是最好的老师。对物理的热爱,指引着翁红明叩开了物理科学的大门。
1996年,翁红明参加高考。在填报志愿时,他毫不犹豫地将所有的志愿都填上了物理。最终,他如愿被南京大学物理系录取。
南京大学的物理系在凝聚态物理领域积淀很深。翁红明在这一领域进行相关知识的学习与研究,一学就是9年,直到博士毕业。毕业后,他去了日本的东北大学金属材料研究所做博士后研究,主要研究各种材料的导电性质。
到日本一年半后,翁红明萌生了转换研究方向的想法。
“我想要转到计算方法和程序的发展上,这是凝聚态物理领域中一个最基础也是最具有核心竞争力的方向。”翁红明说,“如果想要在这个领域有长远发展,就要在这个方向上有一定的积累。”在他看来,静下心来探索重要的基础科学问题,要比做一些“短平快”研究更有意义。
想归想,但真正下定决心,翁红明也经过了一番纠结。
他坦言:“当转到一个更基础的方向,也意味着你在未来的几年甚至是更长的时间里都需要耐得住坐冷板凳。所以必须做好思想准备,去做一些积累性的工作。”
2008年,翁红明的人生又有了一次重大转折。
那一年,物理研究所研究员、博士生导师方忠到日本访问交流,翁红明跟他进行了深入的交谈和讨论。
翁红明告诉记者:“他跟我介绍了当时做的一项很有意思的工作。虽然我那时并没有很深刻的理解,却受到很大的启发——做研究应该抓住一些更新奇、更本质的问题。”
在方忠的影响下,2010年,翁红明决定回到国内,入职物理研究所,成为方忠团队的一名成员。
翁红明说:“每个人在一生当中可能会跟很多人交往交谈,但在人生重要转折时刻能够给你启发的却不多。能有这样的机遇去跟方忠老师交流并受到启发,我觉得这是非常宝贵和幸运的。”
在新的一年里,翁红明说自己有很多研究工作要做,尤其是如何在拓扑电子学器件研究方面取得突破,促使拓扑电子态理论变成可落地应用的技术。而这,需要跟器件和应用等方向的研究人员进行交流和讨论。
翁红明相信,拓扑时代的黎明时分正在临近。(记者 吴月辉)
以人才赋能边疆高质量发展******
作者:柴真(石河子大学党委书记)
党的二十大报告从“实施科教兴国战略,强化现代化建设人才支撑”的高度,对教育、科技、人才事业进行一体化部署。科技创新离不开人才支撑,高校作为培养和集聚人才的主阵地,在中国式现代化进程中发挥着不可替代的作用。只有切实提高人才自主培养质量,聚天下英才而用之,才能为全面建设社会主义现代化国家提供坚实的人才保障和智力支持。
地处西部边陲的石河子大学自诞生之日起,就致力于为屯垦事业培养汇聚大批英才。73年砥砺奋进,学校初心不改,努力建设具有兵团特色的人才高地,为边疆经济社会发展注入新动能。
精心育才,谋长远之计
人才是支撑发展的第一资源,关口前移,源头施策,就必须持续加强高质量人才队伍建设。石河子大学始终把人才工作摆在突出位置,培养造就了一支高水平师资队伍和一大批“下得去、留得住、用得好”的高素质人才。近年来,学校新增国家人才计划入选者27人、国家教学名师1人,新增教育部创新团队2个,“全国高校黄大年式教师团队”2个,60%以上的毕业生留在新疆和兵团建功立业,真正为边疆经济社会发展培养了人才、留住了人才。
党的二十大报告强调,培养造就大批德才兼备的高素质人才,是国家和民族长远发展大计。石河子大学将以党的二十大精神为指引,深入学习贯彻习近平总书记关于新时代人才工作的新理念新战略新举措,坚持党管人才原则,深入推进人才队伍建设“精准提拔一批、全力帮扶一批、重点奖励一批、全面培养一批、柔性引进一批”工程,通过对口支援计划、部省合建计划、高层次人才队伍建设支持计划、青年创新拔尖人才计划、“攀登计划”等政策,持续加大高层次人才和新进人才的自培力度,实现人才发展体制机制的全面优化。同时,学校将紧紧围绕立德树人根本任务,坚持用兵团高校的红色底蕴启智润心、培根铸魂,以兵团精神育人导向深化学生理想信念教育,以学科动态调整对接国家、兵团战略发展和区域人才需求,为培养有理想、敢担当、能吃苦、肯奋斗的紧缺人才、战略性新兴产业人才以及民生急需的专业人才打下坚实基础。
多方引智,汇发展合力
聚天下英才而用之,才能加快建设更具竞争力的人才中心和创新高地。多年来,石河子大学坚持用好用足西部和兵团人才政策,完善学校配套措施,国内外引智工作不断取得新成绩。五年来,学校新增中国工程院院士1人、双聘院士1人、院士工作站在站院士3人,引进国内绿洲学者107名、国外绿洲学者2名,专任教师中具有博士学位人数增加6%。其中,“面向绿洲生态的农业化学品工程学科创新引智基地”入选“高等学校学科创新引智计划”(简称“111”计划),实现了学校在国际人才引进方面的重大突破。
在深入实施人才强国战略的时代背景下,石河子大学将继续在汇聚人才上发力。通过“绿洲学者”“聚贤工程”等项目,不断完善高层次人才流入的制度保障。充分发挥事业的拴心留人作用,着力加强内涵建设,将高端人才引进与事业平台搭建有机结合,以一流学科为引领,以“高峰、高原、高地和培育学科”四级学科生态体系为基础,以博士点、重点实验室、工程中心、文科基地建设为抓手,全力为一流人才提供一流创新平台,实现人才发展与平台建设相互促进、共同提升。持续深化改革,推进落实放管服,健全评聘考贯通的考核评价机制,扎实做好评价考核激励后半篇文章,营造更加多元、更加开放,也更具吸引力的人才成长环境。
人尽其才,显时代担当
高校作为科技创新的策源地,如何更好地面向国家战略需求、服务中国式现代化建设,是必须回答好的时代命题。石河子大学始终坚持“以服务为宗旨,在贡献中发展”的办学理念,充分发挥人才资源和智力优势,引导师生把论文写在边疆大地上,努力为区域经济社会发展贡献石大智慧和力量。
2022年,石河子大学各级各类科研项目立项合同总经费比去年增加30%,创历史新高。围绕巩固脱贫攻坚成果与乡村振兴有效衔接,学校以科技特派员专家团队服务项目为抓手,发挥科技服务社会功能,赴基层连队、村庄重点围绕特色林果、设施农业、医疗综合服务等方面开展科技服务,共培训基层职工、农民9000余人次,服务带动农户5600余户,共带动受援对象增收近300万元,有效推动科技成果加快向现实生产力的转化,助力区域产业大发展。
党的二十大为学校更好地服务国家战略需求指明了方向。学校将着眼科研创新长效机制的建立,加强有组织科研,积极参与“揭榜挂帅”项目,主动承担国家、兵团重大科研项目,努力解决“卡脖子”技术问题,培育更多科技领军人才和科研创新团队,产出更多具有标志性的重大科研成果。立足兵团产业特色,学校将在荒漠生态、盐碱治理与农业提质增效、健康养殖、农产品加工等领域进一步加强应用技术推广与示范;瞄准区域长远发展需求,学校将继续推进兵团能源发展研究院建设,配套设置相关专业,在人才培养和科研转化上双管齐下。以科研团队为基础,以学校合作企业、“访惠聚”工作队和定点帮扶单位为基点,学校将持续组织专家教授深入基层团场和地方县(市)开展技术推广、培训和咨询服务,深化“专家+工作队+职工”“技术+产业”的科技合作模式,为兵团经济增长、转型升级、供给侧结构性改革注入源源不断的动力。
踏上波澜壮阔的新征程,石河子大学将深深锚定实现中华民族伟大复兴这一宏伟目标,坚定不移贯彻落实科教兴国战略,继续扎根兵团,赓续红色血脉,以更有激励性的人才培育机制、更有吸引力的人才引进政策、更有竞争力的人才发展平台,书写好不负党之所期、国之所系、民之所愿的“人才戍边”新篇章。
《光明日报》( 2022年12月29日 05版)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)