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三位青年学者获马丁·伍德奖:他们如何用极端条件与先进仪器打开新物理窗口?

日期:2026-04-20 03:33:23     作者:admin     阅读


  :低温物理盛会揭晓第八届马丁·伍德奖,青年科学家畅谈极端条件科研突破与仪器需求。

  4 月10日,第二十届全国低温物理会议在西安曲江国际会议中心盛大开幕。大会开幕式上,备受瞩目的第八届马丁·伍德爵士中国物理科学奖获奖名单正式揭晓——中山大学王猛教授、中国科学院物理研究所周睿研究员、上海交通大学吕佰晴副教授三位青年科学家荣膺此项殊荣。

三位青年学者获马丁·伍德奖:他们如何用极端条件与先进仪器打开新物理窗口?(图1)

  借此次盛会之机,仪器信息网邀请到中国物理学会低温物理专业委员会秘书长程金光研究员、三位获奖者,围绕中国低温物理领域的发展现状与前景、获奖者的科研突破、奖项的传承与创新,以及企业助力等核心话题,展开深度对话。

  马丁· 伍德爵士中国物理科学奖自2013年设立以来,已走过13个春秋,共举办八届,每届遴选2至3位在极低温、强磁场技术领域做出原创性成果的青年科学家,成为推动该领域青年人才成长的重要平台。作为奖项评审委员会秘书长, 中国物理学会低温物理专业委员会程金光研究员 对奖项的传承与发展有着深刻理解。

三位青年学者获马丁·伍德奖:他们如何用极端条件与先进仪器打开新物理窗口?(图2)

  谈及奖项的作用,程金光研究员表示: “奖项设立的初衷,就是支持在中国利用低温、强磁场技术做出原创工作的青年科学家。这13年来,每一位获奖者都是在该领域作出原创性科学发现和技术创新的青年学者。”他强调,奖项的推动作用与中国科研整体实力提升密不可分。“这是一个双向促进的过程。国家对基础研究的投入和对青年人才的重视,为科研人员搭建了良好的平台;而青年科学家的优秀成果,也推动了低温物理乃至整个基础研究领域的进步。”

  关于第八届奖项的评选情况,程金光研究员介绍,本届共有18位申请人,研究领域涵盖超导强关联、拓扑材料、磁性材料、自旋电子学等方向,甚至包括利用低温强磁场开展生物学研究的工作,充分体现了该技术的跨学科应用潜力。奖项申请者中最年轻的出生于1994年,整体年龄跨度近十年。“ 评选始终以科学贡献为核心,同时适当兼顾年轻学者的发展潜力,确保球盟会网页入口评选过程的公平、公正与专业。”

  极低温、强磁场等极端条件,是探索物质微观结构、发现新物理现象的重要手段。本次三位获奖者均在相关领域取得突破性成果,用坚守与创新拓展了人类对物质世界的认知边界。

  本次奖项的授予,基于以下三项突破性成果:王猛教授 “首次在镍氧化物中通过加压发现液氮温区的超导电性”;吕佰晴副教授“利用低温、超高真空的角分辨光电子能谱系统,提供了外尔费米子存在的直接实验证据”;周睿研究员“研制了强磁场与超高压耦合的综合极端条件核磁共振测量系统,实现稳定运行,并应用于非常规超导体微观机制的研究”。这些成果背后,是长期的深耕与反复的尝试,极端条件在其中发挥了不可替代的作用。

  王猛教授将他的发现过程概括为三个关键节点。“第一个就是选择了镍氧化物,而且选择对了具体的结构组分。这是最重要的一点。”他坦言,在没有任何理论预言的情况下,这其中有运气的成分,更有科学判断的积累。

  “第二个是要生长出这个材料来。”虽然该材料在上世纪就有人合成过,但当时只是粉末样品,质量上有很多缺陷。王猛教授团队成功合成了高质量的单晶样品,这是第二个突破。

  “第三个是在高压下进行测量。”当施加到14个吉帕的压力时,80K的超导电性终于显现出来。“选对了体系;生长出材料;在压力下测量——三个环节缺一不可。”

  对于极低温和强磁场的作用,王猛教授强调:“超导转变温度80K对超导来说是比较高的,但对自然环境来讲,零下193摄氏度是非常低的。低温环境是必须的。而确定超导需要验证零电阻和麦斯纳效应,测量时都需要加磁场。低温与磁场不可或缺。”

三位青年学者获马丁·伍德奖:他们如何用极端条件与先进仪器打开新物理窗口?(图3)

  吕佰晴副教授讲到:“最关键的是在上海光源建设的那条超高真空、高分辨的角分辨光电子能谱线站——‘梦之线’。”这条线站从深紫外光到软X射线全覆盖,代表了国际最快能谱水平。

  “ 外尔费米子有两个特征:体态要有外尔点,表面要有费米弧表面态。‘梦之线’从探测表面态的深紫外光到探测体态的软X射线全覆盖,用同一设备同一块样品,可以同时探测体态和表面态。”吕佰晴副教授介绍,“‘梦之线’是丁洪院士带队自主研发的,外尔费米子工作是我们在‘梦之线’做的第一个工作,开了一个好头。”

  他进一步阐述了不同类型的角分辨光电子能谱系统中的多种极端条件:超高真空环境确保电子自由运动,10K以下的低温消除温度干扰,软X射线提供高能量激发,纳米尺度聚焦实现空间分辨。“整个系统集成了很多极端条件。”

三位青年学者获马丁·伍德奖:他们如何用极端条件与先进仪器打开新物理窗口?(图4)

  周睿研究员的工作基于全超导磁体——将低温超导材料和高温超导材料各自做成磁体后耦合在一起,实现强磁场。“这种系统国际上大家都在做,我们是率先实现它长期稳定运行,并把强磁场系统和极低温、高压、核磁共振结合在一起,完成多种极端条件耦合测量。”

  经过三年多的开放运行,该系统已服务众多国内外单位,产出了一系列合作成果。“最核心的是怎么让它稳定高效运行,这有非常多的难点。”

  谈及极端条件的作用,周睿研究员强调强磁场是第一位的。“我做超导材料研究,需要强磁场去抑制超导态,才能看到隐藏在下面的赝能隙的性质和电子关联的效应。另外核磁共振测量也极度依赖强磁场——磁场越强,信号越强,灵敏度和分辨越好。”他曾先后在法国和美国强磁场实验室开展实验工作,最高做到40多特斯拉。“极低温也很重要,很多材料的性质只有在极低温下才会显现出来。我们有时需要强磁场、高压、极低温三种极端条件耦合。”

三位青年学者获马丁·伍德奖:他们如何用极端条件与先进仪器打开新物理窗口?(图5)

  三位获奖者均表示,在研究过程中曾遇到现有仪器无法满足需求的困境,并对仪器的未来升级提出了明确期待。王猛教授指出,随着科研不断深入,研究者在极端条件下需要同时观测材料的多种物性,对仪器的集成度与精度提出了更高要求。“目前很多研究方向都受限于仪器能力。未来需要科研人员明确提出需求,并与仪器公司深度合作,将实验室技术转化为成熟的产品。”

  吕佰晴副教授列举了具体的痛点:“研究外尔费米子时,需要将软X射线探测与自旋分辨能力结合,但目前世界上尚无运行良好的此类设备;同时,我们也希望在同步辐射平台上搭建极低温角分辨光电子能谱系统。”他建议,需求方与厂商应深度融合,科研人员提出思路,厂商负责集成与优化,使仪器更加耐用、便捷,能够实现24小时不间断运行。

  周睿研究员本身从事仪器研发,对此深有体会:“我们的系统没有现成设备可用,必须与厂商合作、自主创新,才能实现技术落地。”他对未来仪器升级提出三点期待:

  第三,实现仪器的智能化与自稳化,借助AI技术减少人力依赖,保障设备的长期稳定运行。

  获奖对三位科学家而言,既是认可,更是新的起点。王猛教授将继续聚焦镍氧化物高温超导领域,重点开展三方面工作:实现常压块体镍氧化物的超导电性、提高超导临界温度、通过多种手段研究物性,助力破解高温超导机理。

  吕佰晴副教授则将目光投向应用领域:“未来团队的核心目标是面向量子计算,将拓扑物态与超导相结合,研究拓扑超导态和马约拉纳零能模,进而研制拓扑量子比特。这是我们未来5到10年的重点方向。”

  周睿研究员表示:“未来将继续向更极端的条件迈进,探索更多新物理、新现象。中国强磁场低温物理已接近世界前沿,我相信凭借优秀的人才和科研实力,未来5到10年一定能实现真正的国际领先。”

  马丁·伍德爵士中国物理科学奖以支持青年科学家为核心,见证了一代又一代青年科研人员的成长。程金光研究员作为第三届获奖者,对此深有体会:“十年前,科研条件相对有限,研究方向也比较集中;如今,青年科研人员拥有更好的平台、更广阔的视野和更多元的研究方向,竞争力显著增强,申请人数不断增多就是最好的证明。”他同时指出,当代青年科研人员面临着科研评价、项目申报等方面的更大压力,但其创新能力和抗压能力同样突出。

  程金光研究员对青年科研工作者提出建议:“ 要坚守科研初心,沉下心来深耕一个领域,注重学术交流,多与同行合作。相信只要坚持不懈,就一定能做出有价值的成果。”他强调,奖项将继续坚持以学术为核心,公平、公正、公开地遴选优秀青年科学家。

  王猛教授表示,奖项是对自己和团队的重要激励:“我们研究的领域难度大、进展慢,这份认可让我们更有勇气挑战难题,也希望激励更多年轻人投身这一领域。”

  吕佰晴副教授认为,奖项是对整个团队的肯定:“我只是代表团队领奖。希望未来奖项能为青年科学家提供更多科研经费、项目支持、设备共享和合作交流机会。”

  周睿研究员特别关注仪器研发领域的青年科学家:“做仪器研发非常艰辛,可能三到五年都没有产出。希望奖项能激励更多年轻人投身这一方向。同时,鼓励青年学者加强交流,推动科研人员与仪器厂商的合作,实现互利共赢。”

三位青年学者获马丁·伍德奖:他们如何用极端条件与先进仪器打开新物理窗口?(图6)

  这场深度对话,汇聚了学界与产业界的智慧,勾勒出中国极低温、强磁场物理领域的发展蓝图。各位嘉宾纷纷寄语未来,表达了对领域发展的殷切期待。

  程金光研究员表示:“希望中国低温物理事业薪火相传,越来球盟会网页入口越好。低温物理不仅关乎基础研究,更支撑着国家重大战略,量子科技、聚变能源等都离不开相关技术。希望更多年轻人加入,既拓展知识边界,也为国家战略贡献力量。”

  王猛教授认为:“未来新物理现象和规律的发现,离不开极端条件平台。这一领域潜力巨大,希望我们持续探索,不断拓展人类认识自然的边界。”

  吕佰晴副教授寄语:“希望未来有更多青年科学家,用自己的名字和成果,点亮马丁·伍德爵士中国物理科学奖的星空。”

  周睿研究员充满信心:“中国强磁场低温物理已接近世界前沿。凭借优秀的人才和科研实力,未来5到10年,我们一定能实现真正的国际领先。”

  十三载薪火相传,八届奖项赋能。马丁·伍德爵士中国物理科学奖见证了中国低温物理领域的持续进步,推出了大批优秀青年人才。在学界与产业界的共同努力下,中国极低温、强磁场物理领域必将迎来更加辉煌的未来,在探索物质奥秘、支撑国家战略的征程上不断书写新的篇章。

三位青年学者获马丁·伍德奖:他们如何用极端条件与先进仪器打开新物理窗口?(图7)

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