守望与拓荒——记中科院院士、南京大学物理系教授 祝世宁

发布者:系统管理员发布时间:2009-01-27浏览次数:176


守望与拓荒
——记中科院院士、南京大学物理系教授 祝世宁
罗  静 秦  刚

    祝世宁:1949年生,南京大学教授,现任南京大学物理系主任、江苏省物理学会理事长。从事微结构功能材料及其物理的研究,在介电体超晶格材料设计、制备、性能表征和器件研制方面做出了系统的创新性工作。曾获国家“863计划”十五周年先进个人(重要贡献)、1998年度香港“求是”杰出青年学者、第五届南京市十大科技之星等荣誉称号。他和合作者的研究成果二次被科技部评为年度基础研究十大新闻,二次被教育部评为全国高校年度十大科技成果。与合作者完成的“介电体超晶格的设计、制备、性能与应用”项目获2006年国家自然科学一等奖(排名第三)。曾先后在美国物理学会年会、国际电子电气工程(IEEE)应用铁电学大会等重要的系列国际会议上作邀请报告。与合作者在SCI刊物上共发表学术论文百余篇,包括:美国《科学》(Science)2篇,英国《自然·材料》(Nature·Materials)1篇,《先进材料》(Advanced Materials) 1篇,美国《物理评论快报》(Phys.Rev.Lett.)7篇以及美国《应用物理快报》(Appl.Phys.Lett.)、《物理评论》(Phys.Rev.)等高影响因子学术刊物上50余篇。2007年,当选中科院院士。

    当少年祝世宁用自制望远镜仰望星空的时候,他可能没有想到,正是这份对自然的好奇与兴致,为他开启了一扇通往科学殿堂的大门,并引领他踏上荆棘密布的探索之旅。
    2007年,58岁的祝世宁当选为中国科学院院士,成为南京大学目前最年轻的中科院院士。对于长年执着于守望科学“试验田”的他而言,这又将是一个新的起点,一份新的挑战。
    近日,南京大学物理系主任祝世宁教授在百忙之中抽空接受了笔者的采访。

好奇的探索者

    科学,对于祝世宁而言,仿佛一个巨大而无形的磁场,深深地吸引着他,而这份对科学的好奇与热爱,在他上小学时便显山露水。
    小学期间,祝世宁最喜欢看各种科普杂志,翻完学校图书室里的科普读物,再用积攒下来的零用钱去买新的。当时,《科学家谈21世纪》这本书中科学家们对21世纪生活的生动描述和那些充满奇幻的插图,让祝世宁对科学产生了无限向往和兴趣。当老师在课堂上要求同学们以“我最喜爱的一本书”为题讲讲自己的阅读感受时,祝世宁毫不犹豫地选择了《科学家谈21世纪》。
    进入金陵中学后,祝世宁对科学的兴趣日益浓厚。夏天,大人们都在空地上乘凉的时候,祝世宁便架起自制望远镜仰望星空。他还和许多小伙伴一起成立了无线电课余活动小组,从最简单的2管半导体晶体管收音机装起,做了拆,拆了做,一直做到8管晶体管收音机,而这台“仿制品”无论是收听效果还是音色,足可以和当时商场里出售的高档货“熊猫802收音机”媲美。
    “文革”的爆发,终止了祝世宁的升学梦。但无论是文革期间,还是后来当农民、做工人,祝世宁都没有停止过对科学的好奇与探索。下乡的行李里,祝世宁特意装上时为南农大教师的伯伯送的两本大学生物课本和自己买的农业生产用书,他想学点生物学知识为当地农村做点实事。插队期间,他学会了多种农活,上河堤扒过河,下水田插过秧。除了每天正常上工外,他还在生产队的支持下种过试验田,尝试培育玉米、水稻新品种。晚上从田间收工回来,祝世宁虽然身困体乏,但一想到还有那么多的知识要学习,便又来了精神,坐在煤油灯下专心致志地读起书来,常常到深夜。
    1970年后,祝世宁又在苏北工厂工作了7年。在此期间,他将中学物理中学过的力、热学知识以及自学学到的机械制图、电工学等各种知识运用到工业生产中,有时也搞点小发明、小革新。别看是一些“不起眼”的改进,并不复杂,却能改进工件质量,提高生产效率,减轻劳动强度。这让他小有成就感,乐此不疲。为了学习更多知识,祝世宁经常在吃过晚饭后,就和一批年轻的伙伴去食堂看书,因为那里有座位和灯光。每当下夜班的工人进来吃宵夜时,祝世宁他们已在书海里遨游了三、四个小时。
    出差途中,祝世宁从报纸上看到了国家恢复高考的消息,为“有了次机会”而心中一喜。经过紧张的备考,已近而立之年的祝世宁成为1977年恢复高考后首批通过考试的大学生。对于这个脱产带薪的学习机会,祝世宁倍加珍惜与努力。尽管那时学习、生活条件都很差,但“老师们上课非常认真,学生学习也很努力,大学里的基础课程奠定了我的物理学基础,那几年在淮阴师院读书的日子给我留下了美好的回忆。”
    “由于文革的影响,我在金中只学完了高一课程,但我现在仍然清楚地记得当年教过我的许多中学老师。他们渊博的学识、风趣的语言、深入浅出的讲解,以及对同学的热情和关心,都已深深地印在我的脑海里,成为我人生的宝贵财富和激励我前进的动力。”祝世宁动情地如是说。

执着的攀登者

    如果说在金陵中学的学习为祝世宁奠定了扎实的知识基础,那么随后在大学及硕士、博士、博士后阶段的系统学习和训练,则让祝世宁插上理想的翅膀,具备了用自己的知识和汗水报效祖国人民的能力。
    1990年,祝世宁被召唤进闵乃本院士领导的研究组,从事介电体超晶格材料的设计与制备研究。进入闵乃本院士研究组对祝世宁来说如鱼得水,面前有了一片新的天地。此时,研究组成员朱永元教授提出了准周期超晶格的多重准相位匹配理论,但“一块准周期的介电体超晶格有可能将一种颜色激光同时转换成三、四种颜色激光”的预言尚未得到实验的验证,刚刚进入研究组的祝世宁和同事们一起投入到研制新型介电体超晶格材料的“攻坚战”中。 
    1992年,闵乃本院士在香港中文大学访问期间,在最新的物理学杂志上看到一篇关于日本科学家利用半导体平面工艺实现周期结构光波导激光倍频的报道。闵乃本院士赶紧把这篇文章传真回实验室。祝世宁和实验室其他人员一起开始了室温电畴反转研究以及制备超晶格新技术的艰难探索。早年科研条件简陋,许多实验仪器都得向别人借。有些实验一做就是几天,为了不耽误别人使用,祝世宁他们常常夜以继日地工作在实验室。当时实验中需要一种特殊脉冲电源,祝世宁和工程技术人员一起尝试了各种办法,最后找到一种最简单和最便宜的办法,从废旧电视机上拆下高压包,自己搭制成这种高压脉冲电源,总算初步解决了实验中的“拦路虎”。就这样,大家一起一边摸索一边调整,一边研究一边改进,最终掌握了铌酸盐内晶体中电畴反转的规律,实现了电畴分布的人工控制,研制出符合研究要求的超晶格材料。这一突破被国际铁电材料领域的著名学者福赛克(J. Fousek)教授评价为“这是中国学者在畴工程领域所作的关键性推进。”
    1995年,祝世宁陪同闵院士赴日参加光电子学国际会议。会上,闵院士作了“准周期介电体超晶格激光三倍频”的邀请报告,引起了国际同行的关注,著名的非线性光学专家、美国斯坦福大学教授巴尔(Byer)还专门约请闵院士讨论。为了和国际一流研究组争取时间,会议结束一回国,祝世宁就和朱永元等一起,没日没夜地干起来,苦苦探索与试验,终于在1996年研制出同时能产生二种颜色激光的准周期介电体超晶格。这项工作发表在世界级学术刊物《科学》上,引起了广泛的重视,国际光电子产业重要刊物《激光世界》的Newsbreak栏目介绍:“南京大学研究人员证明了激光高次谐波能够通过多个准相位匹配过程在一块二阶非线性介质中实现,展示了准周期结构在非线性光学领域可能的重要应用”,该工作后来入选科技部1998年度中国基础研究十大新闻。在此基础上,祝世宁与他的合作者又经过几年的努力,研制出世界上第一台光学超晶格全固态红、绿、蓝三基色激光器样机,同时获得中国与美国的国家发明专利。在这19年磨一剑的科研征程中,闵院士领导的团队,正是凭借着胜不骄、败不馁的态度和精神,用一道道方程式、一个个理论模型、一套套实验方案,克服了一个又一个困难,一步步走向胜利的彼岸。由于对“介电体超晶格的设计、制备、性能与应用”这一材料体系的建立和发展做出了系统性贡献, 祝世宁作为第三完成人获得2006年国家自然科学一等奖的殊荣。
    1996年10月,祝世宁在闵院士的推荐下,远赴有“铁电材料研究之都”美誉的美国宾州州立大学材料研究所开展研究工作。一天,当祝世宁使用“环境扫描显微镜”观看铁电陶瓷材料的晶粒结构时,无意中发现晶粒中的“畴结构”清晰可辨。这个细微的环节立刻引起了祝世宁的兴趣:“是什么使得铁电畴能这么稳定和清晰成像呢?既然能看到陶瓷晶粒中的畴,是不是也能看到超晶格里的畴结构呢?” 这一时找不到答案。为了尽快澄清这不解之迷,祝世宁翻阅了大量资料,为了不被干扰,他专挑别人不愿做实验的周末和晚上进实验室工作。经过一段时间摸索,祝世宁终于成功找到了那个现象背后的物理原因,实现了超晶格材料微结构的无损检测。到美国仅半年,祝世宁便发现了铁电畴环境扫描二次电子成像新机制,相关论文发表在物理学顶级杂志美国《物理评论快报》上。这个在铁电材料领域首次做出的重要成果,让研究所的美国同行对这位新来的中国学者刮目相看。

辛勤的拓荒者

    身为大学老师,祝世宁还将大量的精力投入到年轻人才的培养上。他承担着高年级本科生和研究生的专业课,在别人眼里上课对于经验丰富的他来说可谓是轻车熟路,可他却说,每堂课对于我都是挑战,为了对听课同学负责,备课必须精益求精。听过他课的同学反映,祝老师讲课,能将科研与课堂教学很好地结合起来,同学们从他的课中能有所悟、有所得。
    除了教学之外,他还指导着十几名博士、硕士研究生。只要一有空闲,他准会来到学生们身边,和他们一起讨论,一起交流,共话科学与人生。  
    曾获得过研究生国际“爱因斯坦奖”的一位同学回忆说:“祝老师不但教会我们做研究的方法,还传授给了我们做研究的精神。他常引用马克思的那句名言告诫我们,‘在科学征途上没有平坦大道可走,只有沿着崎岖山路攀登不畏劳苦的人才有希望达到光辉的顶点。’” 正是这种精神让她克服了攻读学位过程中遇到的一个又一个难题,以优异的成绩完成了博士学位论文答辩;现在已是博士后的一位同学回忆他在研二下学期做光波导倍频实验时,由于没有经验,他一有“结果”就请祝老师帮他“鉴定”,后来实在不好意思当面找他,就给祝老师发短信,而每次祝老师都是满怀期待地来看实验结果,与他一起分析,并给予鼓励。最终当晶体表面那条细如发丝、耀眼而尖锐的激光亮线出现在师生二人面前时,他看着老师满意的神情,心里更多的是感动。那些已经取得学位的硕士、博士们在回顾自己走过的研究道路时,总会提到祝老师在他们遇到困难时那充满哲理的勉励:“成功是我们所追求的,但我们更要学会面对科研中的失败。谁能说一个‘失败的结果’中不包含着新的物理呢?”
    祝世宁常常鼓励研究生们参加各种类型的学术会议,争取机会让他们到国际上的高水平实验室学习、锻炼,开拓眼界,提高能力。对于派往国外学习的研究生,祝世宁常常通过电话或电子邮件,询问他们的科研进展,关心他们的生活起居。工作之余,祝世宁也会和学生一起到食堂吃饭、聊天,谈谈喜好,谈谈时尚。他那点少年时代自学天文学知识使他当学生们谈论“星座与性格”时,也能插进二句,并以其独特的视角使学生们对他刮目相看。在他所领导的课题组里,学生能发挥自己的特长、张扬自己的个性,干得很开心,因为他们有一位能与之沟通的良师益友。
    2005年,祝世宁受命出任南大物理系主任一职。对于长期一直从事教学与科研的他来说肩上无疑又多了份重担,心中又多了份责任。南大物理系在中国物理学界有着很高的知名度,在国际上也有一定的影响。几代南大物理人的共同努力让物理系有了今日之大好局面。在新的历史条件下,物理系如何实现可持续发展,祝世宁意识到这是他和这一届党政领导班子面临的新课题。两年多的实践、学习过程,让作为系主任的他又有了新的感受和体会。为了不辱使命,祝世宁与物理系党政班子紧密团结、互相鞭策,和全系师生一起共同为创造物理系和谐、繁荣的局面努力工作。目前他们正在着手制订南京大学物理系未来的发展规划,希望通过5-10年的努力,将南大物理系建成具有国际影响力和竞争力的中国高水平物理学研究基地和高层次人才培养基地。
    在荆棘密布的攀登之旅,祝世宁是辛勤而愉悦的,因为他正在自己为之热爱的科学道路上披荆斩棘、翻山越岭,同时履行着学者、师者与管理者的三重使命,体验着守望与拓荒的多重滋味。

(原载《神州学人》2008年第三期)

 

 

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