中科大微尺度实验室 创新炉火为何越烧越旺

2011-1-25 16:15 来源: 科学时报
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  1月19日,由中国科学院、中国工程院557名院士投票评选的2010年度中国十大科技进展新闻揭晓,中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室(简称微尺度实验室)与清华大学联合小组完成的“实现16公里自由空间量子态隐形传输”荣列其中。

  这已是该实验室自2003年获批筹建以来连续数年有成果入选中国十大科技进展新闻。与此同时,该实验室筹建以来还有1项成果入选年度世界十大科技进展新闻、3项成果入选国际物理学年度重大进展、5项成果入选中国高校十大科技进展、5项成果入选中国基础研究十大新闻……

  微尺度实验室的“创新炉火”为何越烧越旺?中国科大校长、微尺度实验室常务副主任侯建国院士揭示了其中的三大奥秘。

  没有硬性考核指标创新源自科学家的原动力

  “我们没有规定硬性考核指标。”侯建国介绍说,实验室对科研团队负责人每年应该争取多少科研项目和经费、发表多少科研论文、取得多少发明专利等等,一概不提硬性指标,甚至连一年一度的考核都不作具体要求,只是要求进行3~5年的阶段性工作汇报。

  陈仙辉教授从上世纪80年代后期开始高温超导研究,在这个领域默默地一干就是20年。平时没有上下班之分,没有工作日和节假日之分,每当有了新的进展或想法,他深更半夜也会兴奋地赶到实验室。2008年3月,他带领学生发现氟搀杂的镧氧铁砷化合物的超导临界温度超过40K(-230.15℃),突破了“麦克米兰极限”(麦克米兰曾经断定,传统超导临界温度最高只能达到39K),证明了这类超导体是除铜氧化合物高温超导体外的又一高温超导体家族。研究论文在国际学术期刊《自然》上发表,这一成果入选美国《科学》杂志和国内两院院士评选出的当年的世界十大科技进展新闻。

  “从他长期积累的学术经历里,我们可以看到,创新源于科学家的原动力,而不是各种名目繁多的管理与约束措施。”侯建国表示,只有当科学家对于外界的诱惑和干扰置之度外,能平心静气地专心于学问的时候,科学上的突破才会水到渠成。

  因此,实验室不把发展中遇到的各种竞争和压力简单地按照发表论文数、争取项目数的方式分解给各个教授,而是牢固树立通过学科交叉在若干关键领域获得重大科学突破的目标。“我们需要的是科学家们对实验室目标的认同和价值观的认同。”侯建国说。

  没有学科间的壁垒交叉的价值在于思想碰撞

  现代科学中新的重大突破性科研成果往往产生于不同学科的交叉、融合之中。有数据表明,近百年间获得诺贝尔自然科学奖的成果中有大约一半是多学科交叉取得的。

  目前,微尺度实验室实现了物理学、化学、生命科学、信息科学、材料科学等五个一级学科之间的交叉,已聚集了包括7名中科院院士、4名“千人计划”教授、10名“长江学者”特聘教授、24名国家杰出青年基金获得者、32名中科院“百人计划”教授在内的90多名教授和研究员,建成三大技术支撑平台,培育了国家自然科学基金委的5支优秀创新团队和教育部的4支优秀创新团队。

  在单分子操纵研究中,侯建国与杨金龙教授的合作堪称“黄金组合”,前者负责实验部分的精耕细作,后者负责理论方面的深度掘进。他们带领一批年轻教师和研究生,利用低温超高真空扫描隧道显微镜,巧妙地对吸附于金属表面的钴酞菁分子进行“单分子手术”,成功实现了单分子自旋态的控制。

  研究成果发表在国际学术期刊《科学》上,审稿人评价说:“这是新颖的单分子功能调控的一个极好的例子。”这项成果被评为2005年度中国十大科技进展。

  “我们虽然对交叉合作的课题给予一定的奖励,但并不刻意要求相互之间必须解决共同问题,而更看重提供一种思想碰撞和相互启发的氛围和机制。”侯建国说。微尺度实验室三楼有一个房间,布置得像一间客厅,室内弥漫着咖啡的浓浓香味,室外阳台的廊檐和栏杆上垂挂着绿色藤蔓。这是实验室研究人员经常聊天、交流的场所,许多学术上的灵感和火花就是在这里碰撞出来的。实验室各研究部还经常从世界范围内邀请最好的学者来作学术报告和交流,而这样的讲座和报告则是全实验室人共享的资源。

  没有“天花板”限制,年轻人需要创造空间

  微尺度国家实验室近年来连续入选年度中国十大科技进展的团队负责人都在40~50岁之间,而团队骨干力量则大多是二三十岁的年轻人,其中不少是在读的博士生、硕士生。

  获得2009年度中国十大科技进展的杜江峰教授是国内最早从事量子计算技术研究并取得一系列重要进展的科学家之一。2007年,他申请量子调控“973”计划“基于核自旋量子调控的固态量子计算研究”并获得通过,成为该项目首席科学家。

  但要开展进一步的创新研究,还需要购置先进的实验设备。这对“羽毛未丰”的杜江峰来说无疑是个难题,学校和国家实验室通过划拨、出借等方式帮助他筹集了800万元,全部用来购置实验设备。

  短短一年多时间,国内第一个脉冲电子顺磁共振实验平台建成了。

  紧接着,2009年6月,他和香港中文大学教授刘仁保合作,利用这一实验平台在国际上首次实现了真实固态体系的最优动力学解耦,极大地提高了电子自旋相干时间,并成功厘清各种退相干机制在此类固体体系中的影响。该成果发表在《自然》杂志上,同期评述文章指出:“他们取得的研究进展的重要性在于极大提升了现实物理体系的性能,从而朝实现量子计算迈出重要的一步。”

  为了给年轻人营造肥沃的创新土壤,近年来,中国科大耗资数亿元建设了物理、化学、生命科学、工程科学、信息科学和高性能计算等实验教学中心,集中购置了一批急需、通用而一般课题组无力购买的大中型仪器设备,并组建了专业的技术支撑服务队伍,使得全校师生都能在公共科研平台上实现自己的学术梦想。许多先进实验设备几乎全天候运转,全校所有相关专业的院系都在用。

  “在实验室里,我常说‘取法乎上,仅得其中;取法乎中,仅得其下’。”侯建国说,“实验室一定要给年轻人提供没有天花板的创造空间,让他们能跳多高就跳多高。”