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劉杰:女核物理學(xué)家的科研人生
(中國科學(xué)報記者 劉 丹)
記者在蘭州中國科學(xué)院近代物理研究所見到劉杰時,一時很難將眼前這位年輕美麗的女子,與采訪名錄上“核物理學(xué)家”的稱謂聯(lián)系在一起。盡管她素面朝天,幾乎是不加修飾,但也很難掩蓋身上散發(fā)出的淡定和從容。
“不把自己當(dāng)女生看——這就是我的秘訣”
女生搞近代物理研究,并不為人看好:女生做實驗?zāi)苤狄拱鄦??那么多精密儀器能操控好嗎?外表瘦弱的劉杰,身上有一股誰都拗不過的倔勁?!拔宜悴簧下斆?,但我能堅持。你值班我也值班,你拉電纜我也拉電纜,力氣上肯定拼不過,其他方面能拼的我就去拼?!?/P>
1999年在近代物理所博士畢業(yè)之后,劉杰到德國重離子研究中心(GSI)做博士后。劉杰的實驗需要用重離子轟擊石墨,留下的徑跡只有2~3納米,必須用高分辨率儀器才能看到。儀器特別敏感,連人員走動產(chǎn)生的環(huán)境信號,都對它干擾明顯。白天干擾信號太多,她就在夜深人靜的時候做實驗。大半年,劉杰每晚都重復(fù)著單調(diào)乏味的操作。
2000年冬天的一個深夜,劉杰終于獲得了一張異常清晰的圖像。她的導(dǎo)師紐曼教授拿著那張圖像,連連驚嘆:我們用這臺儀器做實驗五六年了,從沒拿到過這么好的圖像!
除了在德國重離子研究中心,劉杰還在東京大學(xué)和馬普海德堡核物理研究所等知名科研單位,通過掃描探針顯微鏡、超高分辨透射電子顯微鏡等觀測手段,從原子尺度上認(rèn)識了潛徑跡的基本特征,觀測到了缺陷周圍電子密度超結(jié)構(gòu),又在石墨中觀測到了新相態(tài)—納米金剛石的形成,并從理論上進行了解釋。這些成果,得到國內(nèi)、國際同行的一致認(rèn)可。
“女生在物理學(xué)界要是不投入更多的精力,沒辦法作出好成績??偸前炎约寒?dāng)女生看,那也作不出好成績。”劉杰說,“不把自己當(dāng)女生看——這就是我的秘訣?!?/P>
“讓核物理造福人類”
劉杰在學(xué)術(shù)上時刻瞄準(zhǔn)國際的前沿領(lǐng)域。這幾年她帶領(lǐng)團隊注重發(fā)展核物理的應(yīng)用研究?!爸仉x子輻照材料形成的潛徑跡,經(jīng)過化學(xué)蝕刻,可以形成大小可控的通孔,這就是核孔膜,能夠應(yīng)用于生活的很多方面,例如,能用在防偽、過濾、電池隔膜、微量探測等領(lǐng)域。”課題組與清華大學(xué)合作,在蘭州重離子加速器上建造了一條核孔膜的輻照束線,形成了每年能夠輻照幾十噸聚合物薄膜的生產(chǎn)能力。
研究組基于重離子加速器拓展了納米材料的新制備技術(shù),利用離子徑跡模板法制備出Au、Ag、Cu等多種材質(zhì)的金屬和半導(dǎo)體的納米線,實現(xiàn)了對納米線晶體結(jié)構(gòu)、取向、尺寸的可控制備,制備出空心、實心、錐形等多種形態(tài)的納米線。
特別是對納米線作了電學(xué)、光線、磁學(xué)、力學(xué)性質(zhì)的系統(tǒng)研究,形成了一支掌握納米材料獨特制備技術(shù)的研究隊伍
劉杰主持的“西部之光”項目“重離子徑跡中納米微針的形成和制備”,取得一系列具有國際先進水平的科研成果。金納米線陣列的相關(guān)研究成果已在期刊Nanotechnology上發(fā)表。
隨著半導(dǎo)體器件集成度的不斷增加,在空間輻射環(huán)境下更容易出現(xiàn)單粒子效應(yīng),單粒子效應(yīng)的出現(xiàn)可能導(dǎo)致衛(wèi)星上的電子學(xué)系統(tǒng)出現(xiàn)軟的或者硬的錯誤,將對在軌運行的航天器構(gòu)成很大的威脅?!拔覀儸F(xiàn)在遇到的問題是,衛(wèi)星雖然上天了,但其壽命問題卻沒有很好地解決。衛(wèi)星運行的安全、可靠、長壽命等問題都有賴于基礎(chǔ)研究?!眲⒔苷f。
近年來,劉杰團隊依托國家大科學(xué)裝置——蘭州重離子加速器,與國內(nèi)30多個單位合作開展元器件單粒子效應(yīng)的地面模擬試驗,為我國航空航天事業(yè)的快速發(fā)展作出了貢獻,也為未來深空探測提供了研究基礎(chǔ)。
“一個人的能力是有限的團隊的力量才是無窮的”
作為一“家”之長,劉杰關(guān)心著每一個人。一位年輕人的父親生病需要錢做手術(shù),劉杰得知后,立刻到銀行取款幫助老人順利住院手術(shù)。她為了讓老師每天多喝開水,特意為老師買了一個精致的杯子,專門放在她的辦公室,每天老師來討論工作時,她都要先送上一杯香濃的茶。
劉杰記得家人同事每人的生日,唯獨自己的記不住?!?008年的2月18日,正好是我的生日,同事們悄悄地安排了一個生日Party。加速器數(shù)據(jù)獲取室的燈忽然黑了,每個人都拿著蠟燭進來,望著他們一張張可愛、可親的臉,我情不自禁地流淚了,那也是我長大以后唯一的一次流淚,我打內(nèi)心里感謝他們?!眲⒔苷f,她在工作中從來沒有哭過,唯有這次例外。
劉杰根據(jù)每個人的特長,分配適合的工作,鼓勵并信任年輕人,敢于給他們壓重?fù)?dān)子。在承擔(dān)的院創(chuàng)新項目中,各子項目都是讓年輕人獨立負(fù)責(zé)的。在加速器實驗中都是讓年輕人擔(dān)任值班長,使他們在實踐中鍛煉成長。
劉杰關(guān)注每個人的發(fā)展,為青年人提供出國機會。短短幾年就有2名年輕人獲得在德國留學(xué)1年的機會,2名博士生去法國參加講習(xí)班,1名博士生去德國參加講習(xí)班,2名博士生去德國參加3個月的實驗,1名博士生去俄羅斯訪問。劉杰領(lǐng)導(dǎo)的這個研究集體2011年被甘肅省總工會評為“勞動先鋒號”。
現(xiàn)在,劉杰這個團隊又?jǐn)U大了,今年研究所為適應(yīng)科研工作的需要,進行了組織機構(gòu)的改革,成立了材料研究中心。劉杰受命擔(dān)任材料研究中心的主任。
“我知道孩子和工作都很重要”
在劉杰從事的這個領(lǐng)域中,女科學(xué)家比例很少,只有不到1/10。居里夫人是她崇拜的偶像,德國女科學(xué)家克里斯蒂娜則是她的摯友,劉杰和她有一個德國教育與研究部的合作項目,且有研究生互換??死锼沟倌仁?個孩子的母親,“我認(rèn)識她很多年,她是能將科研和生活都照顧得很好的人,一般人不容易做到。我從德國走的時候,她會送給我她親自做的點心和果醬,以及寫著祝福的卡片”。
同為母親,劉杰說自己只做了3年好媽媽?!霸谂畠喝龤q之前,我把精力都放在孩子身上,那3年我沒有出過差,只有那段時間我才像一位很好的母親,可是孩子三歲之后我不得不把她送去西安,交給她爺爺奶奶照顧。”
在女兒小徐晨長大的那些年里,劉杰有近四年的時間是在德國實驗室。2004年暑假,劉杰帶著女兒參觀德國實驗室——在中國,孩子很難有機會接觸到先進儀器。劉杰回憶起和孩子在一起的時光,臉上總是溢滿幸福的表情,“我教她先拿下一根頭發(fā),噴上一層金屬,讓頭發(fā)導(dǎo)電,裝好樣品,孩子很興奮,那是她第一次看到大顯微鏡下頭發(fā)的樣子,發(fā)現(xiàn)原來頭發(fā)并不是圓柱狀的,而是表面帶有毛鱗片的”。
劉杰告訴記者:“我也仔細(xì)分析過,母親長期不在孩子身邊對家庭教育的影響。我知道孩子和工作都很重要,但我也知道我若是適當(dāng)放手,孩子一樣會成長的?!?/P>
《科學(xué)時報》 (2011-11-30 A1 要聞)