于科研里找自我
——記北京航空航天大學教授單光存

□ 汲曉奇

單光存

單光存笑起來會有一些靦腆，但隱隱還能看見一些意氣風發(fā)的少年感。翻開他的履歷，會發(fā)現(xiàn)這位青年科研者身上那種“恰同學少年，風華正茂；書生意氣，揮斥方遒”的氣息是有源頭的：

18歲，他以優(yōu)異的競賽成績保送進入西安交通大學教改試點班讀信息工程專業(yè)，師從中國自動控制領域?qū)＜?、中國工程院院士鄭南寧?2歲，進入復旦大學就讀凝聚態(tài)物理專業(yè)，師從中國有機電子學與柔性電子學的主要奠基者黃維院士；25歲，就職于上海市嘉定工業(yè)區(qū)集團開發(fā)公司，任中廣國際廣告創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)基地項目主管，該項目被評為上海市嘉定區(qū)人民政府優(yōu)秀重點示范項目；28歲，進入香港城市大學攻讀博士，開始立足交叉學科，潛心從事精密儀器科學、MEMS器件/微系統(tǒng)與微納集成制造技術、磁性信息功能合金材料與磁性傳感器、量子傳感基礎理論和工程應用等領域研究工作；31歲，出國，加入德國馬克斯—普朗克固體化學物理研究所；33歲，正式加盟北京航空航天大學，成為一位年輕教授。

在科研的道路上，單光存一直是鮮活暢快的。他既能專注嚴謹、腳踏實地，也愛接受新事物，挑戰(zhàn)新方向；他既希望自己的研究成果能給予社會和國家實實在在的貢獻，也希望自己能在科研路上變得越來越好。對單光存來說，只有在科學研究的道路上他才能找到自己最想要的樣子。

與科研為伴

“在尋求真理的長河中，唯有學習，不斷地學習，勤奮地學習，有創(chuàng)造性地學習，才能越重山跨峻嶺。”我國著名數(shù)學家華羅庚的一席話向世人展示了一名科學家應該有的科研態(tài)度，一如單光存在科研路上做的那樣，不斷地學習，不斷地探索，不斷地去解科研上的謎題。

學生時代的單光存在學習能力上一直有著優(yōu)異的表現(xiàn)，除了聰明以外最重要的是勤奮。在復旦大學讀研究生期間，他在黃維院士的指導下較早地開展了納米尺度單分子熒光共振能量轉(zhuǎn)移譜（single-molecule FRET）技術的探索性研究工作，利用量子Monte-Carlo模擬方法深入地研究了半導體納米晶-有機共軛聚合物的能量轉(zhuǎn)移效率及其動力學行為，為FRET光譜技術在納米生物光子學等方面應用奠定了基礎。在香港城市大學攻讀博士期間，他表現(xiàn)出了優(yōu)異的科研能力，擅長從基本原理層面抓問題的本質(zhì)，具備很強的創(chuàng)新思維和鉆研精神。

MEMS傳感器是隨著納米技術的發(fā)展而興起的新型傳感器，具有很多新的特性，相對傳統(tǒng)傳感器其具有更大的優(yōu)勢。在追求微型化的當代，其具有良好的發(fā)展前景，受到越來越多國家的重視。單光存早在攻讀博士之前就已經(jīng)關注到了MEMS器件的發(fā)展，并于2010年進入香港城市大學讀博，對此進行深入研究。

在香港特區(qū)政府Research Grants Council（RGC）項目的資助下，單光存創(chuàng)新性地開展了基于硅隔離SOI耐高溫RF-MEMS傳感器的薄膜制備、高靈敏度芯片設計、高可靠傳感器結構設計及封裝測試等基礎理論和工程實際應用等研究工作，在單晶硅基MEMS器件做出了一系列的突破性成果。他和香港城市大學的同事們首次研究分析了硅基方形板微諧振器MEMS在Lame振動模式和方形伸展模式下的晶體取向?qū)ζ漕l率溫度系數(shù)的影響，理論模型分析結果被實驗測量數(shù)據(jù)所驗證，相關研究成果發(fā)表在國際MEMS領域排名第一的IEEE MEMS 2013國際會議。除此之外，他還設計并參與制造了基于Silicon on Insulator（SOI）的Wine glass mode微諧振器MEMS，首次提出了非線性動力學模型研究分析其工作區(qū)域和非線性工作機制。

在太赫茲微機械波導器件的設計和微機械MEMS加工制作研究領域，單光存也做出了重要貢獻，他參與研制了一系列高性能的D波段0.14THz和0.17THz頻段的毫米波波段以及0.34THz的太赫茲微機械矩形波導器件。盡管單光存在微機電系統(tǒng)的突破性設計和微納加工領域已處于國際水平，但他并不滿足于此，因為他知道硅基MEMS和石墨烯基器件是未來通信電子電路系統(tǒng)微型化智能化的重要發(fā)展趨勢。為了對硅基MEMS有更深的了解與研究，2012年單光存獲得了香港城市大學的研究訪問基金資助，赴美國哥倫比亞大學以訪問學者身份從事合作研究，提出了若干高性能石墨烯光電子器件，并受邀撰寫英文專著Graphene Science Handbook章節(jié)1篇。

科學的靈感，絕不是坐等可以等來的。一步一個腳印，單光存踏踏實實地走過了3年博士生時光。2013年10月，單光存進入德國馬克斯—普朗克研究所進行博士后工作，合作導師Claudia Felser教授（APS fellow），所在團隊主要從事MEMS器件/微系統(tǒng)領域、磁性合金材料及拓撲量子材料的設計與理論計算等領域的研究，在磁性信息功能材料和低維信息材料方面取得了原創(chuàng)性研究成果?；谠诖判怨δ芎辖鸩牧虾头蔷Ш辖鸩牧项I域取得的研究成果，單光存在今年7月份中國材料學會組織召開的2018中國材料大會上榮獲了非晶和高熵合金分會的杰出青年科學家獎。

在科研的路上

科學沒有國境，但科研者有祖國。近年來，隨著國內(nèi)吸引人才政策力度的加強，留學的青年科研者們紛紛選擇回國。2014年，單光存結束了德國的工作回到祖國，分別于香港大學和香港城市大學展開研究工作。一年后，他入選北航“卓越百人計劃”，正式加盟北京航空航天大學。

回國以后，單光存一直與美國哥倫比亞大學、法國高科綜合理工大學、香港城市大學和德國馬普所等全球知名一流大學和研究機構保持著密切廣泛的研究合作，還承擔了戰(zhàn)略性國際合作創(chuàng)新項目，并曾在德國Saarland大學副校長Prof.Dr.Uwe Hartmann實驗室做訪問教授，在新型磁學結構的微納傳感器集成技術及納米技術方面開展合作，積累了非常豐富的研究經(jīng)驗。

2016年，單光存入選國家“千人計劃”青年項目，所帶課題組主要研究致力于探索發(fā)展高精度測控技術、新型量子傳感技術與人工智能技術。面向國家在高精度智能測控與量子調(diào)控技術領域重大需求，單光存團隊在國內(nèi)率先開展了基于量子閉環(huán)操控的原子自旋慣性與磁場測量技術研究；作為任務負責人承擔了戰(zhàn)略性國際合作創(chuàng)新項目“極低溫區(qū)基準級測溫系統(tǒng)”中的“高精度微波諧振測控技術”研究，引領了我國新型高精度智能測控技術的發(fā)展。

一直以來，單光存所作研究時刻跟著時代的發(fā)展走。通過科技改變世界，改變?nèi)祟惖纳钍撬锌蒲腥藛T的追求，自然也是單光存的追求。如今，國家對于科技的投入力度越來越大，在這大好形勢下，單光存認為科研者更應該腳踏實地地做出更多實用的科研成果。

目前，單光存的課題組正在主持承擔國家重點研發(fā)計劃海洋環(huán)境安全專項項目（課題四承擔），重點研究如何從海水中“富集”放射性核素。自從日本福島核電站泄漏事故之后，如何保障海洋環(huán)境核安全問題一直被國際上廣泛關注。團隊利用“第一性原理”計算進行分子設計和物化原理分析，設計制備新型功能化納米雜化材料，利用材料結構、多重弱相互作用（氫鍵、范德華力和π-π共軛等）和化學功能團的多重協(xié)同作用，以期實現(xiàn)對海水中超低濃度放射性核素的高效富集，已發(fā)表SCI論文5篇，申請專利兩項。除此之外，他們還開展了譜儀關鍵部件直接探測的新原理和解譜新算法研究。通過研究海水中放射性核素監(jiān)測裝置中的數(shù)字化多道脈沖幅度分析方法，實現(xiàn)了基于NaI(Tl)探測器的數(shù)字化多道能譜處理系統(tǒng)；同時正在積極開展符合與反符合法以降低測量本底，研發(fā)出具有核素分辨能力的智能型超低本底放射性核素探測器。

法國作家左拉說過：“生活的全部意義在于無窮地探索尚未知道的東西，在于不斷地增加更多的知識?！眴喂獯嬖诳蒲猩弦恢北３种鵁o窮的好奇心和耐心，在生活上也一直保持著活躍的求知欲和探索。他擅長高科技產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略咨詢，關注新媒體行業(yè)的發(fā)展，業(yè)余只要有時間就會參加一些創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)的活動，香港和西安交通大學的企業(yè)俱樂部活動也都積極參加。盡管早已過了而立之年，但生活并未磨滅掉他身上的青春活力。懷抱著對科學的熱愛與好奇，單光存正以更加飽滿的精神狀態(tài)奔跑在科研的道路上。