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静心探索重要的基础科学问题不求“短平快”70后物理学家翁红明******

  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)

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四川“两会”:代表委员聚焦成渝“共舞”全面提速******

  中新网成都1月11日电 (单鹏 岳依桐 王利文)今年的四川“两会”,全面提速成渝地区双城经济圈建设依旧是热点话题。多位代表、委员表示,要加快推动成渝地区双城经济圈建设乘势跃升。

  11日在成都召开的四川省十四届人大一次会议上,四川省人民政府省长黄强在会上作政府工作报告(简称报告)时,回顾了成渝地区双城经济圈建设的重要成果:160个共建重大项目全部开工,完成投资超过5600亿元;重大便民举措加快落实,推出311项“川渝通办”事项;成为全国第一个区域科技创新中心……

  “成渝地区双城经济圈建设”已连续4年写入四川省政府工作报告。报告指出,2023年,四川将协同推进248个共建成渝地区双城经济圈重大项目,扩大“川渝通办”政务服务事项和便捷生活行动举措,深入落实成都都市圈发展规划,“一区一策”推动省级新区打造区域发展新增长极,支持重要节点城市大力发展城市经济。

  加快产业协同

  产业协同是成渝“共舞”的关键词。围绕产业协同,民进四川省委会建议协同加强电子信息产业创新能力,民盟四川省委会建言共建成渝生物医药产业创新高地,九三学社四川省委会在集体提案中提出,打造互联互通的成渝氢走廊、汽车产业研发生产制造基地。“强化‘双核’联动联建、推动成都和重庆都市圈协同互动,能有效辐射带动全域发展,加快构建成渝地区双城经济圈产业链的‘全景图’。”四川省政协委员、九三学社四川省委会监督委员会副主任延华解读称。

  “成渝地区双城经济圈建设提速后,企业在成渝地区能够发掘更多产品需求、更容易找到配套。”四川省人大代表,成渝钒钛科技有限公司副总经理、首席运营官肖建华分析称,成渝地区双城经济圈还有效促进交通基础设施完善,大大缓解了企业的物流成本。

  培育新增长极

  推动成渝加速融合,联合打造万达开川渝统筹发展示范区、川渝高竹新区等毗邻地区合作平台是重要抓手,未来这些区域有望孕育出新增长极。四川省人大代表、达州市经济和信息化局局长杨勇接受采访时表示,拥有丰富天然气锂钾资源的达州正加快建设万达开天然气锂钾综合利用集聚区,“达州将整合万达开优势资源和政策,以天然气锂钾产业的崛起带动万达开三地就业创业;还将联合实施一批天然气锂钾重点科技专项,共克产业发展技术难关。”

  近日,四川泸州和重庆永川、江津三地联合发布《泸永江融合发展示范区发展规划》,将在基础设施、产业协作、生态环境、开放合作、公共服务等领域实现融合发展。在四川省政协委员、泸州市人民政府副市长罗素平看来,城市间的互动将成渝中部城市真正“链接”起来。“这种‘链接’在川渝两地越来越多,进一步提升发展的融合性、互通性。”

  节点城市崛起

  在成渝“共舞”中,重要节点城市发挥的作用将愈发明显。随着越来越多的目光投向成渝地区,政策、资金、人才、产业布局向该区域加快集聚,为内江等节点城市加快建设承接产业转移示范区、深化毗邻合作提供千载难逢的重大战略机遇。以内江为例,2022年,该市到位市外资金同比增长30.5%,外商直接投资增幅居四川省第一。

  四川省人大代表、内江市委书记邹自景接受采访时表示,内江地处成渝地区双城经济圈腹心、成渝发展主轴,历来在成渝地区经济版图中具有重要地位,拥有辐射周边16座城市2亿人口的优势,“四川省委高度重视成渝主轴发展,强调成渝主轴事关成渝地区双城经济圈中部崛起,要发挥内江等节点城市作用,联动沿线中小城市协调发展,挺起成渝地区双城经济圈建设和经济主线的‘脊梁’。近期还为内江在内的川中四市量身定做加快成渝中部崛起相关政策文件,这些都将推动内江向产业发展新高地迈进、突破。”

  据了解,内江与成渝地区双城经济圈其他区域合作频率、合作热度、合作成效显著,2022年,内江“10+30”川渝共建重大项目分别完成投资37.64亿元、157.53亿元。目前,川南渝西融合发展试验区46项重点任务全面推进;内江与重庆市荣昌区整合现代农业、现代畜牧(生猪)等资源优势,高质量打造川渝地区协同创建乡村振兴和共同富裕示范区;合力推进成渝现代高效特色农业带合作试点园区等重点农业产业项目建设。

  邹自景表示,未来内江将积极融入成渝地区双城经济圈产业链,不断壮大“页岩气+”“钒钛+”“甜味+”“装备+”四大产业集群,加快建设先进制造业强市。畅通“交通网”,推进隆黄铁路、内昆铁路等对外大通道,推进绵遂内高铁、内大高速等圈内主通道建设,打造服务成渝地区双城经济圈,立足西部、面向东盟的区域物流枢纽,到2027年,国际物流港基本建成,区域物流枢纽建设基本成势。协同推进生态系统保护和修复重大工程,深入推进环境污染联防联治,共同筑牢长江上游生态屏障,积极推动成渝地区双城经济圈便捷生活行动、“川渝通办”事项落地落实,让老百姓充分感受成渝地区双城经济圈建设成效。(完)

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