閔乃本先生生平:
南京大學(xué)教授
江蘇如皋人,晶體物理學(xué)家
1959年畢業(yè)于南京大學(xué)物理系
1987年獲日本東北大學(xué)理學(xué)博士學(xué)位
1991年當(dāng)選中國(guó)科學(xué)院院士
1995年加入九三學(xué)社
2001年當(dāng)選第三世界科學(xué)院院士
2006年以“介電體超晶格材料的設(shè)計(jì)、制備、性能和應(yīng)用”榮獲國(guó)家自然科學(xué)一等獎(jiǎng),這是1999年國(guó)家獎(jiǎng)勵(lì)制度改革以來(lái)內(nèi)地高校獨(dú)立完成的第一個(gè)獲國(guó)家自然科學(xué)一等獎(jiǎng)的項(xiàng)目
2013年12月20日,國(guó)際編號(hào)為(199953)號(hào)小行星命名為“閔乃本星”
主要學(xué)術(shù)成就
閔乃本先生主要學(xué)術(shù)工作是從事晶體生長(zhǎng)、晶體缺陷與晶體物性研究,他在國(guó)內(nèi)首次研制成功“電子束浮區(qū)區(qū)熔儀”并制備成功鉬、鈮、鎢等體心立方高熔點(diǎn)金屬單晶體。是國(guó)家攀登計(jì)劃和國(guó)家973計(jì)劃“光電功能材料”項(xiàng)目首席科學(xué)家,2006年國(guó)家自然科學(xué)一等獎(jiǎng)。發(fā)明準(zhǔn)位相匹配材料、鐵電晶體圖案極化技術(shù),三基色和新型白色激光器,開拓鐵電疇工程學(xué),建立了晶體閔氏亞臺(tái)階理論等。
宵衣旰食二十載 吹盡狂沙始到金
組建隊(duì)伍 合力攻關(guān)
1984年,中國(guó)發(fā)生的兩件大事鼓舞了時(shí)為晶體生成領(lǐng)域新星的閔乃本先生,使他感到自己的學(xué)術(shù)設(shè)想有了實(shí)現(xiàn)的客觀條件:一是中央決定建立國(guó)家自然科學(xué)基金會(huì),二是南京大學(xué)固體微結(jié)構(gòu)物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成為國(guó)家計(jì)委確立建設(shè)的首批4個(gè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室之一。當(dāng)時(shí),閔乃本49歲,意識(shí)到自己最富有創(chuàng)造性的年華已過(guò),憑現(xiàn)有的精力不可能一個(gè)人單槍匹馬完成全部的學(xué)術(shù)設(shè)想。當(dāng)他1984年從美國(guó)訪問(wèn)歸來(lái)后,便開始致力于組建團(tuán)隊(duì),一邊培養(yǎng)學(xué)生一邊開拓研究。
為了解決人才的斷層問(wèn)題,閔乃本決定從77、78級(jí)學(xué)生中選拔一批優(yōu)秀的年輕人做自己的研究生。1982年從南大畢業(yè)的朱永元先在蘇州一家工廠工作了三年,1985年被閔先生慧眼識(shí)才,招進(jìn)課題組專門做超晶格方面的研究;老三屆畢業(yè)生祝世寧,年輕一些的陸亞林、陸延青也相繼進(jìn)入閔乃本先生課題組,成為他的博士生??紤]到研究項(xiàng)目從純基礎(chǔ)的科學(xué)很有可能發(fā)展到應(yīng)用,于是從1986年開始,閔乃本設(shè)想可以招收一些具有工科背景的研究生。沒有進(jìn)入獲獎(jiǎng)名單的陳延峰原是西北工大的工學(xué)博士,后也被閔乃本招來(lái)做博士后研究;1999年后,課題組又先后引進(jìn)了非線性光學(xué)專家王慧田教授和固體激光技術(shù)專家何京良教授一起進(jìn)行合作。就這樣,一支理工相結(jié)合、知識(shí)與年齡結(jié)構(gòu)合理的梯隊(duì)開始了漫長(zhǎng)而艱辛的攀登之路。
從左到右為 朱永元教授、閔乃本先生、祝世寧教授、陸延青教授
1984年以前,高校的科研條件非常簡(jiǎn)陋,人才流失的現(xiàn)象也較為嚴(yán)重。在這種形勢(shì)下,閔乃本考慮最多的就是如何留住人才,給愿意獻(xiàn)身科學(xué)的青年人搭建施展才智的舞臺(tái)。在他看來(lái),一個(gè)學(xué)術(shù)群體的發(fā)展,不是隨意招一批有潛質(zhì)的人、添一批設(shè)備就可以成就的事情,而是一個(gè)包括學(xué)科知識(shí)、實(shí)驗(yàn)技能、研究成果等不斷積淀的過(guò)程,還包括學(xué)術(shù)傳統(tǒng)、學(xué)術(shù)氛圍、科學(xué)精神的傳承。置身在一個(gè)學(xué)術(shù)氛圍良好的群體中,青年人就有可能在較短的時(shí)間內(nèi)做出杰出的貢獻(xiàn)。閔乃本對(duì)弟子的要求很高,國(guó)內(nèi)一般的科研論文都是用中文撰寫,當(dāng)時(shí)朱永元在閔先生手下讀研究生,他發(fā)表的第一篇論文就被要求用英文寫作,閔先生這樣告誡他:“我們的工作應(yīng)該拿到國(guó)際上去競(jìng)爭(zhēng)!”;朱永元還回憶說(shuō),閔先生指導(dǎo)學(xué)生的方式是與學(xué)生在一起討論,提出的問(wèn)題切中要害,常常讓學(xué)生回答不了,卻每次都能讓朱永元受到啟發(fā),向更深的地方鉆研;祝世寧印象最深的是,在他讀研究生期間,每當(dāng)發(fā)表研究論文時(shí),閔先生總是把自己的名字放在學(xué)生的后面,而當(dāng)祝世寧自己成為教師并開始帶研究生后,閔先生又讓祝世寧作為通訊作者。用閔乃本的話說(shuō):“你們做出來(lái)的工作首先是你們自己的工作,而不是首先是我的工作。你們應(yīng)該排在我前面?!遍h乃本對(duì)每一位取得科研成果的年青人莫不如此。
作為學(xué)術(shù)領(lǐng)導(dǎo)人,閔乃本深知,對(duì)年輕人僅有學(xué)術(shù)上的關(guān)心并不夠,還必須關(guān)心、改善他們的生活,為他們安心科研工作創(chuàng)造條件。上世紀(jì)90年代初,有一次閔乃本去北京參加學(xué)術(shù)會(huì)議,在南京開往北京的列車上,認(rèn)識(shí)了企業(yè)家吳思偉先生,素昧平生的兩人聊得很投機(jī),受閔乃本的感染,臨別前,吳先生表示愿意無(wú)償為改善青年研究人員的生活條件提供一筆資助。就這樣,閔乃本用自己牽線的這筆資助在物理系、材料系和微結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室設(shè)立了“克力獎(jiǎng)研金”,每位獲獎(jiǎng)?wù)呙總€(gè)月可以獲得1000元的補(bǔ)貼,這在當(dāng)時(shí)比閔乃本自己的工資還要高。
“這些客觀的運(yùn)氣也為我們能在1997年之前的困難條件下保存一支隊(duì)伍發(fā)揮了不小的作用。”閔乃本院士笑著說(shuō)。
不僅要留住人才,還要對(duì)人才進(jìn)行培養(yǎng)。當(dāng)自己的學(xué)生留下來(lái)成為了合作者之后,閔乃本更是不遺余力地幫助他們走出國(guó)門,拓寬知識(shí)面。閔乃本課題組的每一位成員都在工作兩三年取得一些成就后以專家的身份赴歐美等國(guó)最有名的研究組從事合作研究。陸延青理論和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰鎮(zhèn)?在導(dǎo)師的支持下,畢業(yè)后到美國(guó)的大學(xué)工作了一段時(shí)間,而后進(jìn)入美國(guó)高技術(shù)公司從事實(shí)際的研究開發(fā),因而取得了豐富的光電子產(chǎn)業(yè)的經(jīng)驗(yàn),在美國(guó)的5、6年閱歷讓他有了更多的收獲,最近剛剛回國(guó)。通過(guò)這種出國(guó)訪學(xué)和交流,課題組成員增強(qiáng)了參與國(guó)際合作與競(jìng)爭(zhēng)的意識(shí)與能力,眼界也更加開闊,促使課題的發(fā)展呈良性循環(huán)。
閔乃本院士直言:“在19年的研究過(guò)程中,功勞不能歸在我一個(gè)人頭上,我不過(guò)年長(zhǎng)一點(diǎn),是老師。實(shí)際上,朱永元教授在建立基礎(chǔ)理論方面作了主要貢獻(xiàn),祝世寧教授在主要效應(yīng)的驗(yàn)證和器件發(fā)展方面作了重要貢獻(xiàn),他們堅(jiān)持合作了十幾年,做了系統(tǒng)的工作。陸亞林教授、陸延青教授、陳延峰教授、王振林教授、王慧田教授、何京良教授在不同方面都作出了相應(yīng)的貢獻(xiàn)??梢哉f(shuō),這項(xiàng)成果是從凝聚態(tài)物理、材料科學(xué)到光學(xué)工程再到固體激光技術(shù)的綜合結(jié)晶?!?p>甘于寂寞 勇于創(chuàng)新
創(chuàng)新是閔乃本院士課題組摘得本屆國(guó)家自然科學(xué)一等獎(jiǎng)的關(guān)鍵所在。對(duì)于創(chuàng)新,閔乃本先生有著自己的獨(dú)到見解:在繼承前人的基礎(chǔ)上加以發(fā)展,在發(fā)展當(dāng)代前沿的過(guò)程中才能創(chuàng)新。這實(shí)際有一個(gè)積累的過(guò)程,是一個(gè)自然的過(guò)程,不能急于求成,要甘坐冷板凳?!拔覀冞@個(gè)獲獎(jiǎng)?wù)n題的設(shè)想不是憑空從天上掉下來(lái),而是有所繼承?!?962年,美國(guó)的諾貝爾獎(jiǎng)得主Bloembergen提出了準(zhǔn)位相匹配理論,但是這個(gè)理論一直沒有辦法得到驗(yàn)證。直到上世紀(jì)70年代末,在馮端教授的帶領(lǐng)下,閔乃本等巧妙地利用了在晶體生長(zhǎng)過(guò)程中出現(xiàn)的生長(zhǎng)條紋,研制出聚片多疇鈮酸鋰晶體,成功地驗(yàn)證了準(zhǔn)位相匹配理論。這一成功使閔乃本敏銳地意識(shí)到這類微結(jié)構(gòu)材料具有潛在的應(yīng)用價(jià)值,于是萌生了發(fā)展和建立一套有關(guān)該類材料的系統(tǒng)理論并探索其應(yīng)用前景的設(shè)想。
1984年,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了物質(zhì)的一種新的形態(tài)----準(zhǔn)晶。1986年,閔乃本考慮提出介電體超晶格的概念時(shí)開始設(shè)想:“是否可將準(zhǔn)晶結(jié)構(gòu)引入到介電體超晶格中,構(gòu)建準(zhǔn)周期超晶格?”經(jīng)過(guò)2至3年的探索,閔乃本和他的學(xué)生朱永元等建立了準(zhǔn)周期超晶格的多重準(zhǔn)位相匹配理論,預(yù)言“一塊準(zhǔn)周期的介電體超晶格有可能將一種顏色激光同時(shí)轉(zhuǎn)換成三四種顏色的激光!”雖然當(dāng)時(shí)還沒有實(shí)驗(yàn)結(jié)果,他們不敢下定論,但這一理論預(yù)言已讓他們興奮不已。然而,讓大家沒有想到的是,他們的這項(xiàng)研究成果于1990年在國(guó)際學(xué)術(shù)刊物《物理評(píng)論B》上發(fā)表后并未引起學(xué)術(shù)界的重視。剛開始,閔乃本心里很不是滋味,后來(lái)終于想通了:一個(gè)理論要得到國(guó)際上的承認(rèn),沒有實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證不行。其后的兩年里,課題組一直在思考制備介電體超晶格的新工藝,卻總也沒有找到突破口,這也是他們?cè)?9年中最為苦悶的時(shí)候。
1992年,閔乃本院士到香港中文大學(xué)訪問(wèn),一面講學(xué)一面在有空時(shí)翻閱最新的物理學(xué)雜志。有一天,忽然看到一篇報(bào)道說(shuō)日本科學(xué)家利用半導(dǎo)體平面工藝制成了周期結(jié)構(gòu)光波導(dǎo),實(shí)現(xiàn)了激光倍頻。“半導(dǎo)體平面工藝任何圖樣都能做,既然周期結(jié)構(gòu)能行,那準(zhǔn)周期也應(yīng)該能實(shí)現(xiàn)!”這個(gè)想法一下觸發(fā)了閔乃本院士的靈感。閔乃本院士趕緊把這篇文章傳真到祝世寧的實(shí)驗(yàn)室,讓他考慮一下這種方法。祝世寧很快反應(yīng)過(guò)來(lái),開始探索制備超晶格的新技術(shù)。他和實(shí)驗(yàn)室其他人員一起設(shè)計(jì)圖案、光刻、做電極……終于用兩年多的時(shí)間成功地發(fā)展出一種室溫圖案極化制備介電體超晶格的新技術(shù)。1995年,課題組已能用這種新技術(shù)制備出周期超晶格。
同年,閔乃本院士在日本參加光電子學(xué)國(guó)際會(huì)議,在做完關(guān)于準(zhǔn)周期超晶格及效應(yīng)的報(bào)告后,斯坦福大學(xué)的兩位教授Byer和Fejer就“準(zhǔn)周期介電體超晶格”的構(gòu)造方法向閔先生求教,閔乃本院士向他們做了進(jìn)一步解釋。之后,閔乃本院士告訴一同參會(huì)的祝世寧說(shuō):“我已和斯坦福的Byer教授討論了準(zhǔn)周期介電體超晶格,如果他們要招一個(gè)物理系的學(xué)生弄清準(zhǔn)周期的問(wèn)題,很快就能趕上我們,因?yàn)樗麄兊难芯織l件比我們好。所以我只能給你們兩年期限,如果準(zhǔn)周期超晶格還做不出來(lái)就不要做了!”承受著巨大的壓力,祝世寧和朱永元經(jīng)過(guò)一年多的努力,終于在1996年制備出了同時(shí)能出兩種顏色激光的準(zhǔn)周期介電體超晶格,并成功地用漂亮的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了他們建立的多重準(zhǔn)位相匹配理論。這項(xiàng)工作發(fā)表在世界級(jí)學(xué)術(shù)刊物《科學(xué)》上,引起了廣泛的重視,入選科技部1998年度我國(guó)基礎(chǔ)研究十大新聞。
閔乃本院士課題組經(jīng)過(guò)近二十年的努力,為準(zhǔn)位相匹配材料的研發(fā)奠定了基礎(chǔ),使國(guó)際上同行科學(xué)家逐漸關(guān)注介體電超晶格的應(yīng)用前景。由于隨后美國(guó)斯坦福大學(xué)一批科學(xué)家的介入,更使這一冷門領(lǐng)域逐漸走向熱門,而此前,研究組坐了十年冷板凳。一組清晰的數(shù)據(jù)佐證了這段歷史:據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),1980年至1990年這十年艱苦積累時(shí)期,國(guó)際上相關(guān)論文總數(shù)約有20余篇,閔乃本研究組就貢獻(xiàn)了9篇。
自討苦吃 成就榮耀
隨著國(guó)家自然科學(xué)基金的設(shè)立,863計(jì)劃、攀登計(jì)劃、973計(jì)劃的實(shí)施,以及國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的建立,課題組所在的南京大學(xué)固體微結(jié)構(gòu)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)相繼購(gòu)置了激光器、電子顯微鏡、聚焦離子束等現(xiàn)代化儀器和設(shè)備,科研條件大幅改善。尤其是1995-1997年取得的巨大成功,更讓閔乃本院士對(duì)該研究方向的選擇充滿了信心。在閔乃本院士看來(lái),“我們國(guó)家和世界發(fā)達(dá)國(guó)家存在差距,要實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展,我們這些科學(xué)工作者要立足于前沿,要付出更多的艱辛,這是中國(guó)科學(xué)家的歷史責(zé)任。”閔乃本院士坦言,“和發(fā)達(dá)國(guó)家不同的是,我們的基礎(chǔ)研究成果如果不再花一點(diǎn)時(shí)間將它演示出來(lái),就不能吸引工業(yè)界或應(yīng)用界的關(guān)注。我們處在發(fā)展中國(guó)家之列,要付出更多的努力再往前走幾步,這樣才能被產(chǎn)業(yè)界認(rèn)識(shí),使這些成果早日對(duì)人類、對(duì)我們的國(guó)家有所貢獻(xiàn)?;谶@一認(rèn)識(shí),課題組將已經(jīng)取得的基礎(chǔ)研究成果與全固體激光技術(shù)相結(jié)合,齊心協(xié)力,終于在2005年利用自己研制的介電體超晶格,研制成功全固態(tài)超晶格紅、綠、藍(lán)三基色和白光激光器。對(duì)一個(gè)以基礎(chǔ)研究為主的課題組而言,要完成一臺(tái)技術(shù)復(fù)雜的原型器件其難度可想而知,更何況他們不但制出了樣機(jī),還取得了4項(xiàng)國(guó)內(nèi)發(fā)明專利和1項(xiàng)美國(guó)發(fā)明專利。據(jù)統(tǒng)計(jì),近年來(lái)國(guó)際上從事該領(lǐng)域研究的研究組越來(lái)越多,在1997-2005年間,國(guó)際上相關(guān)論文總數(shù)達(dá)2000余篇,課題組在此期間貢獻(xiàn)了46篇,約占總數(shù)的2%;這8年中,相關(guān)論文開始陸續(xù)出現(xiàn)在《Nature》、《Science》和物理學(xué)的頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《PhysicalReviewLetters》上。課題組先后在《Science》上發(fā)表論文3篇,在PRL上發(fā)表論文7篇,約占這三種學(xué)術(shù)期刊上該類論文總數(shù)的一半左右。課題組的研究結(jié)果被美、英、法、俄羅斯、日本等20余個(gè)國(guó)家的著名大學(xué)和實(shí)驗(yàn)室的研究組所引用。閔乃本、朱永元、祝世寧在國(guó)際會(huì)議上作邀請(qǐng)報(bào)告20余次,應(yīng)國(guó)際學(xué)術(shù)刊物之邀撰寫了4篇綜述性文章?!白隹茖W(xué)工作,我體會(huì)的是自討苦吃,沒有鐘點(diǎn),沒有假期,當(dāng)然,入了迷以后就樂(lè)在其中?!遍h乃本院士笑著說(shuō)。在他的團(tuán)隊(duì)里,沒有人規(guī)定什么時(shí)候上班、什么時(shí)候下班,但每一位成員吃完晚飯都會(huì)自覺地趕到實(shí)驗(yàn)室,直到晚上十一二點(diǎn)才離開,大家已習(xí)以為常,19年來(lái)如一日。朱永元當(dāng)年進(jìn)入南大閔先生課題組后,不得不和在蘇州工作的愛人分居兩地,一分就是8年。用他自己的話說(shuō)就是“那個(gè)時(shí)候,實(shí)驗(yàn)室就是我的家”。祝世寧清楚地記得,早年科研條件簡(jiǎn)陋,許多實(shí)驗(yàn)儀器都得向別人借。為了不耽誤別人使用,保證不出問(wèn)題,儀器工作時(shí)自己就在旁邊守著,生怕漏掉一個(gè)結(jié)果,而且有些實(shí)驗(yàn)一做就是幾天。對(duì)課題組的科研工作者而言,假期是自己科研的黃金時(shí)間。學(xué)生們也充滿敬意地說(shuō),為了充分利用時(shí)間,很多導(dǎo)師幾乎都要干到大年三十才收工。在導(dǎo)師們的榜樣作用下,實(shí)驗(yàn)室的許多研究生堅(jiān)持與導(dǎo)師一道把手頭的事情處理完畢后才各自回家過(guò)年。
閔乃本院士對(duì)介電超晶格的應(yīng)用前景有著更多的憧憬:“我們知道,一般的固體激光器只能出一種顏色的激光,用了我們的介電超晶格以后可同時(shí)出紅、綠、藍(lán)三種顏色的激光,或更多顏色的激光,這就為當(dāng)代激光技術(shù)開拓了新用途,也開拓了光學(xué)和非線性光學(xué)的新領(lǐng)城。除了三基色激光器可以用于彩色顯示外,還有許多事情可以做,如多波長(zhǎng)激光器有可能去發(fā)展一種激光醫(yī)療儀器,它的好處在于有些病癥的病灶對(duì)某一個(gè)波長(zhǎng)的激光比較敏感,就可以用它來(lái)檢測(cè)和定位,然后再用另一波長(zhǎng)的激光對(duì)它進(jìn)行手術(shù)治療。當(dāng)然,目前這只是可能的設(shè)想,還沒有做出來(lái)。如果有醫(yī)療界、企業(yè)界愿意做,我們會(huì)很高興與他們一起來(lái)討論?!?/div>
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