中國教育報(bào)-中國教育新聞網(wǎng)訊(記者 魏海政 通訊員 王娜)今年1月,全球頂級(jí)期刊《科學(xué)》(Science)的首頁出現(xiàn)了一所中國地方高校的名字——魯東大學(xué)。該校青年教師、副教授鐘海作為第一作者,發(fā)表了鐵電物理領(lǐng)域里程碑式的研究成果:首次發(fā)現(xiàn)并證實(shí)一維帶電疇壁的存在,將疇壁從傳統(tǒng)認(rèn)知的 “面” 壓縮到 “線”,為下一代芯片技術(shù)突破提供了全新路徑。這篇論文,不僅顛覆了凝聚態(tài)物理領(lǐng)域數(shù)十年的經(jīng)典結(jié)論,更成為中國青年科學(xué)家扎根平凡、追求卓越的生動(dòng)注腳。
鐘海的研究方向既是國家急需的,也是個(gè)“冷門”領(lǐng)域。“沒想到能做成,只是覺得這個(gè)問題值得做?!?0多歲的鐘海言語樸實(shí)。這份“值得”,源于他對(duì)科學(xué)的純粹熱愛。初中時(shí)便癡迷物理的鐘海,在愛因斯坦、居里夫人等科學(xué)家傳記的影響下,立下“窺探物質(zhì)世界奧秘”的志向。大學(xué)選擇物理學(xué)專業(yè)后,他始終聚焦國家“卡脖子”技術(shù)背后的核心科學(xué)問題,將研究方向鎖定在學(xué)界公認(rèn)的“圣杯”——新興螢石結(jié)構(gòu)鐵電材料。
“后摩爾時(shí)代”,芯片存儲(chǔ)密度逼近物理極限,全球科學(xué)界都在尋找突破路徑。鐘海沒有追隨熱點(diǎn)修補(bǔ)舊理論,而是毅然扎根基礎(chǔ)研究“無人區(qū)”。“鐵電材料的基礎(chǔ)研究不僅是學(xué)術(shù)熱點(diǎn),更是國家科技發(fā)展亟需。”鐘海選擇了一條“從地基深處尋找新磚石”的艱難道路。
觀測(cè)僅2.55埃(約0.25納米)厚、2.71埃寬的微觀結(jié)構(gòu),相當(dāng)于在頭發(fā)絲直徑的數(shù)十萬分之一尺度上探索,其難度可想而知。鐘海團(tuán)隊(duì)經(jīng)過6年2000多個(gè)日夜的“埃米級(jí)”攻堅(jiān)研究,反復(fù)調(diào)整實(shí)驗(yàn)參數(shù),在失敗與重試中積累經(jīng)驗(yàn)。
“不要為了發(fā)文章而發(fā)文章,要做國家真正需要的工作?!辈┦亢笃陂g,鐘海受中科院物理所葛琛研究員和金奎娟院士的教誨,讓他堅(jiān)定了“坐冷板凳”的信念,并將這份堅(jiān)守化作了清晰的學(xué)術(shù)成長(zhǎng)曲線:2019年攻克薄膜生長(zhǎng)難題,2020年積累磁電耦合理論,2021年掌握原子級(jí)表征技術(shù),2022 年實(shí)現(xiàn)鐵電疇翻轉(zhuǎn)操控——近10篇高水平論文層層鋪墊,最終在2026年拼圖完成震撼世界的“一維帶電疇壁”圖像。
實(shí)驗(yàn)過程充滿煎熬,失敗成為常態(tài),睡辦公室成了鐘海的工作日常。2024年9月,當(dāng)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)氧原子排布的特殊偏置時(shí),鐘海敏銳地意識(shí)到:“這就是我們尋找已久的一維帶電疇壁!”經(jīng)過半年抽絲剝繭,團(tuán)隊(duì)不僅證實(shí)了其存在,更揭示了“自平衡氧占據(jù)”電荷屏蔽機(jī)制,最終實(shí)現(xiàn)了從“看見”到“理解”再到“操控”的跨越。
在這一過程中,“國家隊(duì)+地方軍”的協(xié)同破壁為團(tuán)隊(duì)帶來了創(chuàng)新合力。從中科院物理所到地方院校魯東大學(xué),鐘海曾面臨“資源匱乏、實(shí)驗(yàn)條件受限”的困境。但學(xué)校組織的“兩彈元?jiǎng)住惫缿咽论E陳列館黨員學(xué)習(xí)活動(dòng),讓他深受觸動(dòng):“前輩們?cè)诟瓯诨臑┒寄荑T起大國重器,我在煙臺(tái)海邊更要堅(jiān)守初心?!边@種跨越時(shí)空的精神接力,正是中國科技事業(yè)薪火相傳的密碼。
魯東大學(xué)積極為青年教師搭建協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái),鼓勵(lì)與頂尖科研機(jī)構(gòu)合作。這種支持與中科院的開放學(xué)術(shù)環(huán)境形成合力:鐘海常年與中科院物理所團(tuán)隊(duì)保持密切交流,2024年的訪學(xué)機(jī)會(huì)更讓他的研究迎來關(guān)鍵突破——地方高校找準(zhǔn)方向、集中發(fā)力,國家隊(duì)提供資源、賦能支撐,讓“小人物”也能撬動(dòng)“大科學(xué)”。
“一維帶電疇壁技術(shù)的發(fā)現(xiàn)拓展了‘疇壁即器件’的范式,有望讓存儲(chǔ)密度提升數(shù)百倍?!睒I(yè)內(nèi)專家評(píng)價(jià),該技術(shù)將推動(dòng)存儲(chǔ)器件向“密度更高、能耗更低、速度更快”演進(jìn),為人工智能芯片發(fā)展開辟新空間。而對(duì)依舊忙碌的鐘海而言,這份成就更是對(duì)“新質(zhì)生產(chǎn)力”的生動(dòng)詮釋:“基礎(chǔ)研究的突破,需要一代又一代青年的堅(jiān)守與付出。”
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