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赵明文:物理,还是我最初喜欢的模样

发布日期:2018年05月29日 08:00 点击次数:

5月下旬的济南,被雨水冲刷得格外清凉。记者走在山大校园,不经意听到一位上了年纪的爷爷对小孙子讲:“春雨贵如油,今年的庄稼能有个好收成了。”

粒子物理与粒子辐照教育部重点实验室坐落于中心校区理综楼附近的一栋二层小楼,物理学院赵明文教授的办公室就在这里。前不久,他带领的课题组获得了2017年度山东省自然科学一等奖。于他们而言,这是一次值得慢慢品味的“好收成”。

“桥梁”

“5月17”这个日子,或许会被赵明文教授记上一段时间了。

领奖台上,赵明文教授有些紧张。照片之外,是回到台下、回到自己物理世界中,不足为外人道的熟悉与从容

这个参加山东省科学技术奖励大会并领奖的时刻,是他们课题组一直在盼着的,但真要上台了,主角却开始紧张了。从小就对镜头犯怵的赵明文教授,最终怀揣着满心的欢喜,留下了一张略显严肃的领奖照片。

赵明文教授的研究主要集中在凝聚态物理与材料科学相交叉的领域。回到台下、回到自己物理世界以后,他恢复了自己的从容与顺畅。“我们不是做纯理论的”,早在读博期间,他就找到了自己的研究路子,那就是实际应用中的问题导向,要在复杂高深的基础理论与实验应用之间搭起一个“桥梁”。

外人眼里的他是一个话少的人,会安静得有些沉闷。但面对自己多年的研究内容,他又会本能地想要解释其中的突破点给人听。

低维系统的拓扑电子态、缺陷及界面效应,是本次获奖课题的名字。这个课题组的主要研究对象是低维系统,研究开始于十多年前,最终落脚为对三个关键方面的探索——拓扑电子态、缺陷、界面效应。

在物理人眼里,世界上充斥着纷繁复杂的各种材料,但同时又不存在绝对“完美”的材料。如何发现某领域性能最适合的材料?如何利用材料的固有缺陷使其具备好的性质?如何运用材料结构与性质间的关系为器件应用做准备?这三个来自实践的发问,正是赵明文教授他们希望解决的问题。

对此,赵明文教授和合作者完成了三项标志性成果,作为对上述问题的很好回应。课题提出了将传统半导体材料调控为拓扑绝缘体的理论方案,预言了一系列具有超大拓扑带隙的二维拓扑绝缘体材料;提出了基于缺陷电子态的磁性理论模型,在石墨烯、氮化硼和碳化硅等半导体材料中得到验证;发展了二维范德华界面、一维同轴核壳界面以及固液界面的理论模型,为研究低维材料的界面效应打下了理论基础。

“桥梁”一词,几次被赵明文教授提起。他说:“我们希望为理论找到落地出口。”

7年一个动作

2003年,教育部科技进步一等奖。赵明文教授的博士生导师夏曰源教授是第一完成人,赵明文教授是参与人。

2010年,教育部优秀科研成果自然科学二等奖。赵明文教授是第一完成人。

2017年,山东省自然科学一等奖。赵明文教授还是第一完成人。

梳理了一下从事科研工作以来的主要奖项,赵明文教授惊奇地发现了一个很巧妙的节奏:2003,2010,2017,7年一个动作,由此延续。

“做科研,都要有坐冷板凳的准备。”相对于应用学科,基础学科往往更考验科研工作者的耐心。赵明文教授感觉,自己研究方向的“坚持成本”没有其他基础学科那么高,但他也从来不会渴望一下子就取得某个重要成果的好运气。

这次获得山东省自然科学一等奖,是赵明文教授以上三个奖项中唯一一次接受现场颁奖。这一课题的相关研究结果发表在Physical Review Letters,Advanced Materials,Nano Letters等国际顶级学术期刊上,得到了诺贝尔奖获得者A. K. Geim教授等著名学者的正面评价和引用,8篇代表性论文被SCI他引428次,赵明文教授2014-2017年连续4年入选Elsevier“中国高被引学者榜”。

物理学是山东大学的传统优势学科,其中的凝聚态物理、粒子物理与原子核物理还是国家重点学科。赵明文教授1987年考入山大物理系理论物理专业,深知这方面“我们自己的历史和积淀”。

在他看来,科研成果是规划不出来的,需要有一个慢慢积累、量变到质变的过程, “每天都有进步,哪怕只进步一点点,脚踏实地,说不定哪一天,你一下子就突破了。”

物理学院新入职的齐鲁青年学者李伟峰教授是赵明文教授带出来的第一届研究生,2017年回到山大,跟自己的老师再次并肩作战。“我为什么做物理科研?赵老师的影响很大。我一直记得他给我们本科上课时说过的一句话,‘人生最快乐的事就是做自己喜欢的工作’,他对物理的热爱影响了我们很多人。”

李伟峰教授在博士阶段研究的是生物物理方向,这也是赵明文教授“心仪已久”但因条件限制迟迟未开展的一个领域。随着李伟峰教授等新成员的加入,课题组进一步壮大了,赵明文教授从服务山东的角度瞄准了海洋环境、海水淡化处理等相关问题,“开辟一个新方向,这是我们下一步的布局。”

谈及未来,赵明文教授说,自己期待着团队的下一个七年。

变与不变

每年毕业典礼上,物理学院学生都会喊一个特别响亮的口号——“爱生活,爱物理,爱因斯坦”。是的,谈物理总离不开爱因斯坦,这位物理学界的标志性人物是每一个进入物理系的学生都会有的向往,赵明文教授也不例外。但延伸到一个人整体的学术历程来说,又有变与不变的区别。

变,对赵明文教授来说,比较实的就是身份、角色的不断调整。

本硕学习阶段,经历了对理论物理、实验物理的连番探索;

研究生毕业,在“下海”大潮中,练就娴熟的计算机编程能力;

四年程序员之后,想来想去还是放不下物理,于是选择回归山大,读博;

博士毕业后,先后赴香港城市大学、澳大利亚昆士兰大学开展合作研究,完成了“从经受科学训练到独自做科研的转变”……

赵明文教授常常跟学生谈起自己在香港的经历。一个人在自身重要的爬坡阶段,如何破茧成蝶?他的经验是,每个做科研的人都需要经历一次痛苦的蜕变,而且,“这个过程一定要靠自己。”

在多年的科研工作中,赵明文教授时时感觉自己是“一名打仗冲在最前线的战士”,事无巨细、考虑周全。但现在,他告诉自己,作为导师和课题组负责人,角色需要调整一下了,“要往后撤一步,给年青老师和学生留出更多锻炼的空间。”

万千变化中,有件事情一直未变。初心也好,兴趣也罢,1987年到现在,赵明文教授和物理已经结缘相伴度过了31年。31,这个数字让他本人都有些吃惊,“奥,都这么多年了呀……”

曾经,高中第一堂物理课开启了他学习物理的渴望。在此前一次采访中,他这样描述科研工作的感觉,“每一个方程的成功求解就像是阿里巴巴与四十大盗故事中那句神奇的咒语一样,一声‘芝麻开门’,就能打开一个神奇的世界。”

赵明文教授感觉,做理论的人都喜欢拿公式说话

赵明文教授的办公室布置得格外简单,唯一醒目的是办公桌对面墙上挂着的一块大黑板。“做理论的人可能都习惯这样,想到什么问题就随手写下来,大家喜欢拿公式说话。” 潜移默化中,物理改变了他很多。做科研工作久了,他喜欢上了观察各地不同的窗格,各式各样的窗格结构能带给他很美妙的遐想体验。每每看到奇特的结构,他都忍不住多想,“这很可能就是某个材料的结构……”

物理学院2015级博士生刘小标是赵明文教授今年就要毕业的学生,她感觉自己的导师“本身就有做科研的天赋”,研究学术问题特别聪明,再加上自身刻苦,理论知识扎实,这才成就了“绝对的专家”。毕业后,她打算继续从事科研工作,像自己的老师那样,“做科研这样一件让人开心的事情”。

物理学科发展到今天,更多像赵明文教授这样的科研工作者是在默默地做“金字塔的塔基”,为即将到来的科研突破做“铺路石”。

但即便如此,他还是一直喜欢着物理,“就像最初喜欢那样。”

教师,第一身份

物理学院2015级物理专业本科生闫钦源喜欢刨根问底,所以他选择了研究“万物之理”的物理,从物体的最源头探索世界的奥秘。这学期,他正跟着赵明文教授上固体物理这门课。

2001年,赵明文留校任教。这算是圆了他多年来的一个梦。

大学填报志愿时,除了山大物理这个第一志愿,赵明文其他填的都是师范类院校。硕士报考中科院固体物理研究所,不确定能不能录用,他又想着可以去哪所中学任教。所幸,前两次他都有了更好的选择,最终把教师梦圆在了山大。

“我特别喜欢讲课,这是一种享受,挺带劲儿。”从小时候开始,赵明文就喜欢像老师那样给人讲东西,这种喜欢延续到了他如今的教学中。“尤其是当你对一个问题有自己的理解,这个理解还挺好的时候,你会非常愿意跟别人分享。”

赵明文教授上课喜欢通过板书推各种公式

赵明文教授格外喜欢上固体物理,这门课讲授的内容正好是他所研究的凝聚态物理的入门知识。他告诉学生:“这门课最大的特点是,你们前面学的十八般武器都能拿来用一用了。”

这门物理学重要的专业基础课,赵明文教授已经教了15年。闫钦源说:“赵老师上课很有自己的特点,他能把物理学中最基础的东西都讲得赏心悦目。”

粗略算下来,赵明文教授已经教过1000多名学生。他最愿意看到的事情,是学生不断成长,赢得一个好的未来。他说,这是自己作为老师最大的收获。

赵明文教授自己最喜欢的上课状态,是讲到某一节公式最多的时候,不看课本不看讲义,一边教学生、一边一黑板一黑板地写公式。各种错综复杂的计算公式,一个套一个,难保不会出错,所以教师写得格外认真,台下学生记得也格外认真。无声之间,课堂上传者与受者间的默契、共通,浑然天成。

这个授课习惯,也是从夏曰源教授那里延续下来的。赵明文教授说起自己的导师,“夏老师虽然已经退休了,但还在做科研。今天上午还给我打电话,说自己做了六个月的计算,得到一个很有意思的结果……”

像夏曰源教授这样的老先生,还有已逝的王克明院士、今年刚退休的梅良模教授等等,在赵明文教授看来都是物理学院的“宝贝”。他作为旁观者,深深感动于他们扎实的基础知识、宽泛的知识面,折服于他们的人格魅力、对年轻一辈的提携与帮助,当然还有他们对工作的专注与热爱,“这些老先生永远是我们学习的榜样式人物。”

赵明文教授于2015年获评山东大学“我心目中的好导师”。谈起何为好老师,他回答说:“我能做的,就是言传+身教。”在他看来,自己受老先生们影响很深,也希望能把从老一辈那里吸收到的正能量传递给自己的学生们。

刘小标有时候感觉自己的导师特别辛苦。她知道老师带学生做科研有多繁琐,但从没听导师抱怨过。在赵明文教授那里,记者也听到了他自己的看法。学生情况各有不同,“作为老师,带学生最舒服、最理想的状态是,学生推着你走。”他希望学生在大学期间做好自己可以掌控的事情,培养起独立做科研的能力,要更主动、更有自己的思考。

采访最后,记者问了一个选择题——个人身份首选教师还是物理学者?意料之中的,他给出了“教师”的回答,没有犹豫。


【供稿单位:宣传部 新闻中心    作者:刘婷婷    摄影:刘婷婷 资料         编辑:新闻中心总编室    责任编辑:寄诚  】

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