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科研有成就 科普有贡献

文章来源:人民日报 喻思南 涂英玲   发布时间:2018-10-15  【字号:     】  

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  利用化学气相传输法生长单晶时,密封所用的火焰温度高达2000摄氏度。夏季封管时,滚烫的汗珠常常从额头不断流出,流过脸颊和下巴甚至流到眼睛里
  “做科普首先要想清楚受众是哪些人,既要照顾受众需求,又不能太刻意迎合受众,要用平等的方式来对话” 

  “有时感到疲惫,但每次看到晶体,感觉自己又精神了”

  9月11日,早上8点,李治林已经在中科院物理所纳米物理与器件实验室里忙碌了。他是这个实验室的一名研究人员。

  30平方米左右的实验室里,堆满了各种仪器设备、实验器材。泡在这里对李治林来说是家常便饭,有时为了完成一项实验,除了吃饭睡觉,得有半个月都要待在这个封闭的空间。李治林说,挑晶体、点电极是他今天上午的主要工作。

  李治林的专长是“生长晶体”,也就是利用物质在某些条件下结晶的特性来合成单晶。他拿起一根装有晶体的试管,里面的晶体形状规则、闪亮、非常好看。“生长晶体看似简单,却有大用。上世纪50年代,科学家成功生长出硅单晶,那时候并没有多少人意识到它的重要用途,而现在硅已是半导体技术和电子工业的基础。”

  清洗晶体是研究中的必要步骤,即使是这样简单基础的事情,想要做好也需格外细致。比如,清洗液的成分要精心设计,清洗的顺序也很重要。经常清洗一批晶体,大半天就过去了。点电极更是细致活儿,有时候几百微米的样品上就要手动点6个电极,像是在芝麻上做雕刻。

  “是不是个头很大,表面光洁如镜,形状还非常规则?我觉得它们饱含了物理和几何的美感。”李治林指着几块砷化钽家族系列单晶说,“这几年,我探索了几十种材料的晶体生长,有时也会感到疲惫,但每次看到晶体,感觉自己又精神了。”

  这几块晶体中,最大的尺寸接近1厘米,每个面都非常规则,犹如一颗大钻石,只不过是银灰色的。“通常来说,晶体尺寸越大、质量越高,在科研和应用上越有价值,但也越难生长。砷化钽家族系列单晶能生长到几毫米就很好了,在保证结晶质量和表面光洁的情况下,能长到接近1厘米非常难,至今能做到这一点的研究团队并不多。”李治林说。

  在导师指导下,李治林连续在实验室工作,改进晶体生长工艺,用了1个多月时间得到了这个最大尺寸的高质量晶体。接下来他又用了1年多研究究竟是哪些原因影响晶体生长,来保证实验的可重复性。“我想把一项成果中各种因素的影响都弄清楚,为将来的工作提供指导,这样心里才踏实。”

  “如果长不好晶体,一定是因为我们对它的影响因素了解得还不够”

  下午,测量数据出来,李治林认真地在电脑上做了分类整理和编程分析。他的电脑中有好多文件夹,专门记录各种晶体的实验数据。

  李治林在实验室贴有一张自制的日程表。因为实验众多,忙的时候他每天要惦记着几十件事情,一度压力非常大,神经绷得很紧。但几年高强度的实验积累,也使他掌握了丰富的晶体生长和测试的经验。

  “有些经验是需要实验者本人探索和体会的,有时对照文献中的方法操作,也不一定能长出想要的晶体,因为设备和环境不一样,而晶体生长对这些因素很敏感。”李治林拿起一支笔打比方,“假设晶体在这样大小的容器里生长,放在加热炉里时,两端接受热辐射的情况就不同,容器倾斜时还要考虑内部气体的对流。另外,密封时,原料中水和氧的微小含量还会受空气湿度的影响,也必须考虑进去。稍不注意,结果就会有很大差异。”

  利用化学气相传输法生长单晶时,需要提前把原料密封在石英管里,密封所用的火焰温度高达2000摄氏度。“这道工序也是需要自己来完成的,虽然戴着防护眼镜,但烧到白炽软化状态的石英发出强光,即使是一步之外,皮肤都有灼烧感,更何况还需要近距离观察和操作。冬天还好些,夏季封管时,滚烫的汗珠常常从额头不断流出,流过脸颊和下巴甚至流到眼睛里,非常难受。累的时候,真想偷懒少做几个,但最后还是为了保持进度坚持下来。我想是对科研的兴趣激发了我的潜力。”李治林说。

  “如果长不好晶体,一定是因为我们对它的影响因素了解得还不够。”为了探索晶体生长的各种影响因素,多的时候李治林一年内居然做了1000多次实验。“我预期一年努力做300次样品就可以了,没想到做了这么多,那一两年简直可以说是疯狂,回想起来自己都觉得难以置信。”

  多数时候,李治林在所里过着三点一线的重复生活,实验占据了他绝大部分时间。“实验虽然很枯燥,但获得了想要的数据,使各种稀奇古怪的想法得到了验证,我很有成就感。”

  “我们希望通过回答读者日常生活中的疑问,引发他们思考的乐趣”

  “这里最好打个比方,用生活中常见的例子解释;那篇文章的公式要换个表达,或者拿掉,插上一幅漫画最好……”整理完数据,李治林带记者来到物理所的科学咖啡馆,他要和几位研究生讨论中科院物理所微信公众号的文章。

  科研之外,李治林是一位科普“达人”,他是物理所科普团队的核心骨干,目前组建了一个20多人的兴趣小组,负责日常科普活动和微信公众号的知识问答等栏目。

  几年前,物理所内举行了一场科普比赛,李治林制作的科普展品“悬浮石墨与光控运动”获得一等奖。这款展品让石墨薄片在磁场中悬浮起来,并用激光控制石墨运动。因为新奇有趣且直观展现了石墨抗磁性随光照条件的变化,展品成为物理所公众科普展览活动中的“明星”。李治林因此被所里老师邀请参与公众号的运营。

  制作科普展品、写科普文章、参与科普电视节目……李治林对科普工作有了自己的心得和思考,“做科普首先要想清楚受众是哪些人,既要照顾受众需求,又不能太刻意迎合受众,要用平等的方式来对话。”

  在回答“为什么云朵不会掉下来”时,面对不同人群李治林给出了不同答案。“对少年儿童,我会说云朵就像柳絮、羽毛或棉花糖一样,很轻很轻,可以在天上飘好久;对懂一些物理知识的中学生,就会拓展说明其中空气阻力的原因;而对物理专业工作者,我会写出论证公式,给出数学模型,并引出该原理在科研中的经典应用。”

  “为什么拿相机对着电脑屏幕照相,照片会出现波纹?”在某知识问答社区,李治林对这个问题的回答位列“第一”——获得了1.1万多个点赞。李治林从窗纱等生活中常见的物品讲起,一步一步论证了其中暗含的莫尔条纹理论,还写出了思考的过程。“硬邦邦的物理学知识通常比较枯燥,但与人们生活联系起来就会吸引大家的关注。”李治林说。

  “做科普不仅要传播知识,更要传播科学的思维方式。”李治林说,“在互联网时代,单纯地获取知识很容易,但仅仅传播知识还不够。我们希望通过回答读者日常生活中的疑问,引发他们思考的乐趣。”

  晚上7点,天色暗下来。吃过晚饭的李治林又转身往实验室走,“打算再忙两三个小时。”

  (原载于《人民日报》 2018-10-15 20版)




(责任编辑:侯茜)

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