翁红明在讲解电子运输理论。
田春璐摄
人物简介:
翁红明,1977年出生,现为中国科学院物理研究所凝聚态理论与材料计算实验室研究员、博士生导师。主要致力于凝聚态物理计算方法和程序的开发以及新奇量子现象的计算研究,成果入选2015年度中国科学十大进展、英国物理学会《物理世界》2015年度十大突破、美国物理学会《物理评论》系列期刊创刊125周年纪念文集等。
在中科院物理研究所(以下简称“物理所”)的年轻人里,研究员翁红明是小有名气的一位。就在刚刚过去的2022年,他因在数学物理学领域的杰出贡献,获得第四届“科学探索奖”。
在国际计算凝聚态物理研究领域,翁红明成果颇丰。其中最为人称道的,是他和同事们合作首次在固体中观测到外尔费米子和三重简并费米子的准粒子。这是国际上物理学研究的重要科学突破,对拓扑电子学和量子计算机等颠覆性技术的诞生具有非常重要的意义。
自由思考、厚积薄发,真正对人类文明有所贡献
1928年,英国物理学家保罗·狄拉克提出了描述相对论电子态的狄拉克方程。1929年,德国科学家赫尔曼·外尔指出,当质量为零时,狄拉克方程描述的是一对重叠的具有相反手性的新粒子,即外尔费米子。这种神奇的粒子带有电荷,却不具有质量,因而具有确定的手性(指一个物体不能与其镜像相重合,如我们的双手,左手与右手互成镜像,但不能重合)。
但是80多年过去了,科学家们一直没有能够在实验中观测到外尔费米子。直到2015年1月初,中科院物理所方忠研究员带领的研究组与普林斯顿大学研究小组合作,从理论上预言了在以砷化钽为代表的一批材料中存在着外尔费米子。此后,这个理论预言经过实验得到了进一步验证。
在研究过程中,翁红明发挥了至关重要的作用。他从发表于1965年的一篇实验文献中受到启发,并通过第一性原理计算,初步认定砷化钽晶体等同结构家族材料可能是无需进行调控的、本征的外尔半金属。这类材料能够合成,没有磁性,没有中心对称,是实验制备、检测都非常便捷的绝佳材料。
翁红明说:“这一发现的难度在于,从众多材料中找到合适的对象犹如大海捞针,必须对外尔费米子和材料物理特性都有相当认识才行。”
在外尔费米子被发现的一年后,翁红明和同事们又进一步“预言”:在一类具有碳化钨晶体结构的材料中存在三重简并的电子态。
2017年6月,这个新预言被实验证实,三重简并费米子被首次观测到。这是物理所科研团队继拓扑绝缘体、量子反常霍尔效应、外尔费米子之后,在拓扑物态研究领域取得的又一次重要突破,引起国际物理学界广泛关注。
成绩源于多年的深耕积累。翁红明很享受在物理所工作的经历:“这无关荣誉,我找到了更感兴趣、更加深入的研究领域和方向。”
自由思考、厚积薄发,一直是翁红明喜欢的学术氛围。他所追求的不是多发表文章,而是能攀登科学高峰,真正对人类文明有所贡献。
科研仅靠一个人或一个小组的力量是不够的
作为理论物理学家,翁红明专攻量子材料的计算和设计。
物理学通常分成两大类,即理论物理和实验物理。理论物理通过理论推导和公式推算得出的结论被称为“预言”,“预言”必须通过实验验证才能成为国际公认的科学事实。
在翁红明看来,他接连获得的几次重大发现,都离不开与同事们的通力合作。这,也是他做科研一直特别重视的一点。
“理论预言、样品制备和实验观测,这三个环节缺一个都不行。”翁红明说,“在当今科学领域细分程度非常高的情况下,科研仅靠一个人或一个小组的力量是不够的。当有重要任务目标时,我们几个小组紧密合作,在理论、样品、实验等环节实现了环环相扣、无缝对接。”
在许多人的想象中,理论物理学家的工作,就是每天独自埋头在稿纸堆里计算推演,然后坐着冥思苦想、灵光乍现。
但翁红明认为,计算推演的确要做,思考分析也不可少,但和同行们的交流也非常重要。他每天上班的第一件事就是查看和了解国际上最新的科研进展,然后分析、思考、计算,再把自己的想法跟同事们交流。“很多时候,我的一些想法,或者说突然的一些灵感,其实都是在思考、交流和工作过程当中产生的。”
“发现三重简并费米子”这一成果,就源于翁红明和石友国、钱天两位同事一次喝咖啡时的思想碰撞。
物理所的咖啡厅在学术界享有盛誉,不但因为咖啡好喝,也因为常有科研人员汇聚在此畅聊科学、各抒己见,聊着聊着,灵感经常“火花四射”。
和大家一样,翁红明、石友国和钱天工作之余也喜欢在咖啡厅一聚。翁红明有什么新想法会第一时间告诉他俩;石友国和钱天在实验过程中有什么新发现或疑惑,也会第一时间反馈给翁红明。
“闲聊中就能交换信息,我们的交流是完全敞开的,毫无保留地让大家知道彼此做了什么。”翁红明说。
翁红明告诉记者,在科研道路上,自己非常珍视的成功秘诀有两个,一个是注意总结和积累,另一个就是跟别人多交流。
“目前我努力发展基于大数据和人工智能的凝聚态物质科学研究,其实也是基于这两点考虑,因为所有人的知识积累都体现在这些数据当中。”翁红明说。
做研究应该抓住一些更新奇、更本质的问题
1977年,翁红明出生在江苏泰兴一户普通人家。他的父母都是农民,家里还有一个姐姐。
初中开始,翁红明第一次接触到物理,从此便沉迷其中。“物理让我对周围的世界有了更深入的了解和认识。”翁红明说。
兴趣是最好的老师。对物理的热爱,指引着翁红明叩开了物理科学的大门。
1996年,翁红明参加高考。在填报志愿时,他毫不犹豫地将所有的志愿都填上了物理。最终,他如愿被南京大学物理系录取。
南京大学的物理系在凝聚态物理领域积淀很深。翁红明在这一领域进行相关知识的学习与研究,一学就是9年,直到博士毕业。毕业后,他去了日本的东北大学金属材料研究所做博士后研究,主要研究各种材料的导电性质。
到日本一年半后,翁红明萌生了转换研究方向的想法。
“我想要转到计算方法和程序的发展上,这是凝聚态物理领域中一个最基础也是最具有核心竞争力的方向。”翁红明说,“如果想要在这个领域有长远发展,就要在这个方向上有一定的积累。”在他看来,静下心来探索重要的基础科学问题,要比做一些“短平快”研究更有意义。
想归想,但真正下定决心,翁红明也经过了一番纠结。
他坦言:“当转到一个更基础的方向,也意味着你在未来的几年甚至是更长的时间里都需要耐得住坐冷板凳。所以必须做好思想准备,去做一些积累性的工作。”
2008年,翁红明的人生又有了一次重大转折。
那一年,物理研究所研究员、博士生导师方忠到日本访问交流,翁红明跟他进行了深入的交谈和讨论。
翁红明告诉记者:“他跟我介绍了当时做的一项很有意思的工作。虽然我那时并没有很深刻的理解,却受到很大的启发——做研究应该抓住一些更新奇、更本质的问题。”
在方忠的影响下,2010年,翁红明决定回到国内,入职物理研究所,成为方忠团队的一名成员。
翁红明说:“每个人在一生当中可能会跟很多人交往交谈,但在人生重要转折时刻能够给你启发的却不多。能有这样的机遇去跟方忠老师交流并受到启发,我觉得这是非常宝贵和幸运的。”
在新的一年里,翁红明说自己有很多研究工作要做,尤其是如何在拓扑电子学器件研究方面取得突破,促使拓扑电子态理论变成可落地应用的技术。而这,需要跟器件和应用等方向的研究人员进行交流和讨论。
翁红明相信,拓扑时代的黎明时分正在临近。(记者 吴月辉)
“一平米”的温暖——工会户外劳动者服务站点工作巡礼******
“小切口”做出工会“大天地”·工会户外劳动者服务站点工作巡礼
“一平米”的温暖
“这里就和家一样。遇到什么事,或者累了想歇会儿,我们随时都能过来。”饿了么骑手王现坡说。王现坡口中的“家”就是北京CBD骑士驿站。这也是首个多家单位合建的“一平米温暖爱心驿站”。
“一平米温暖爱心驿站”是中国财贸轻纺烟草工会联合饿了么本地即时电商平台及其入驻商家共同打造的工会户外劳动者服务站点,为外卖配送员、快递员、环卫工人、出租车司机等户外劳动者提供便捷的暖心服务。
满足户外劳动者的现实需求
1月5日下午2点,暖风开足的北京CBD骑士驿站里,几名外卖小哥围坐在餐桌旁,趁着送餐间隙边吃午饭边聊单子。不远处的投屏播放着安全教育短片,骑手们看得津津有味。
北京朝阳区国贸一带,写字楼林立。“我们在选址时充分考虑到外卖配送员等户外劳动者群体的现实需求,尽力方便大家使用。”饿了么公共事务部北部大区负责人说。最终,北京CBD骑士驿站选择建在东三环上班族聚集的繁华商务中心区附近,大门临街,标识醒目。
驿站里,休息区、就餐区、交流学习区等功能区完全开放,微波炉、饮水机、休息躺椅、应急药箱等一应俱全,户外劳动者可以随时进来休息、热饭、补给等。依托驿站这一载体,饿了么还着力开展党建引领工作,开辟骑士关怀、职业成长等区域,不定期组织外卖配送员等进行学习交流,开展活动。自2022年3月底启用,驿站已累计接待户外劳动者5000多人次。
“从宣讲、慰问,到物资调度、人事安排,驿站里的大小事我和同事都很上心,目的是让大家更有获得感和幸福感。”参与驿站日常管理工作的饿了么骑手王琳说。
建起来、用起来、活起来
“户外工作者们辛苦啦!快进来休息一下吧”“这里的爱心补给可免费享用哦”……每一个“一平米温暖爱心驿站”门口,欢迎标语都格外醒目。
这些驿站名称中的“一平米”意指商家可因地制宜布置服务站点,提供不小于一平方米的服务场地供户外劳动者休息、补给。站点在建设完善中还通过悬挂标识、地图上线、APP推送等方式提高站点知晓率和使用率。
按照“工会出政策、出规范,平台出技术、出管理,商家出场地、出服务”模式,中国财贸轻纺烟草工会制定项目工作方案及项目资金使用办法,明确站点建设的“六有”标准,即有统一的标识名称、有合理的站点布局、有健全的服务设施、有完善的服务功能、有规范的管理制度、有地图可查。同时,对商家申报、审批立项、经费划拨、监督检查等环节作出明确规定,并指导平台细化实施方案,确保站点服务的有效性和可持续性。
站点不仅要建起来,还要用起来、活起来,饿了么通过数字技术赋能站点管理,设立爱心驿站建设专项预算,发挥数字技术优势,开发“一平米温暖爱心驿站”管理系统,并与原有商家管理系统相耦合,及时了解商家经营、站点运行和服务等情况,强化对站点数量、服务人次、物资消耗等方面的数据分析统计。
汇聚社会涓涓爱心
在抓好驿站建设与管理的同时,中国财贸轻纺烟草工会积极争取各方支持,推动平台引导更多热心公益、有社会责任感的商家参与站点建设。目前,已有4万余户商家报名参与。
商家在自愿申报中需提供服务场地、服务功能、场景照片等基础信息,中国财贸轻纺烟草工会及饿了么根据商家所在商圈位置、辐射范围和户外劳动者覆盖人数、服务场地综合情况等标准,遴选确定参加项目的商家。同时指导饿了么工会对接站点所在地工会,推动站点纳入地方工会服务站点建设和管理体系,实现资源社会化,并加强与中国职工发展基金会沟通,探索站点建设的公益模式。
如今,随着上千家“一平米温暖爱心驿站”在北京、上海、杭州等城市建起,“一平米”的内涵也在不断丰富,一些商家专门为户外劳动者推出经济实惠、营养卫生的专属套餐;工会、街道和包括爱心企业在内的社会各界,将防暑降温、保暖抗寒和防疫物资等通过站点这一载体,源源不断送达户外劳动者手中。将来,消费者在平台点餐取得的积分或也将可以兑换为驿站公益物资。
中国财贸轻纺烟草工会负责人表示,将与平台企业加强协作配合,努力把“一平米温暖爱心驿站”项目打造成关心关爱新就业形态劳动者的服务阵地、汇聚社会涓涓爱心的大平台。
郝赫
(文图:赵筱尘 巫邓炎)