静心探索重要的基础科学问题不求“短平快”70后物理学家翁红明******
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)
比84消毒液贵四倍 易分解的次氯酸值吗?******
“新年好!给你寄了N95口罩、抗原和连花清瘟,以作备用。愿冬天尽快过去,春天早日到来!”刚刚过去的元旦,不少市民纷纷晒出自己今年收到的“新年礼物”。记者注意到,当前口罩、抗原等防疫物资以及感冒药,正成为节日送礼的佳品。
连日来,记者走访市场发现,随着防疫物资产能的逐步提升,目前抗原、N95口罩等产品供货逐渐充足;许多中间商甚至开始在社交平台低价甩卖此前囤多的抗原产品;作为家用消毒的次氯酸消毒液也“火”出了圈,但其价格却高出普通84消毒液几倍。
口罩、抗原、药品、血氧仪成热销年货年礼
“适逢年底需要拜访公司的大客户,考虑到现在送健康是最好的礼物,因此最近我们紧急采购了一批N95口罩、抗原以及藿香正气水、布洛芬和连花清瘟胶囊等药品”,有金融机构销售部门负责人告诉记者,今年他们为客户准备的年底礼物同往年不同,变成了药和防疫用品,“收到货的客户都感慨,现在这些才是硬通货”。
当前,随着越来越多市民关注到“沉默型缺氧”的问题,除了药品和口罩,血氧仪、呼吸机等医疗器械也成为“香饽饽”。
近日,在广州上班的白领朱女士就在准备寄回家的年货中添了两份血氧仪,“听说了一些病例是因为就诊不及时错过最佳治疗时间,所以我还是给家里的老人家买了血氧仪”。据朱女士介绍,她购买血氧仪的过程并不顺利,“上周我在很多电商平台上搜索,基本上销量排名比较好的血氧仪都开启了预售模式,或者显示缺货”,最后她在一家销量排名前十的线上门店咨询客服,了解到可以48小时内发货就购买了。“但下单后两三天都没有发货,而且我去问客服,对方也没有回复,所以我就退货了。”
记者了解到,最后朱女士在朋友介绍的医疗器械供应商下单了两个血氧仪,“因为对方说两个起发,我就多买了一个送亲戚”,而该供应商也表示当前血氧仪产品很紧俏,“手上只有大概500台现货,而且大部分都被医院采购了”。
抗原试剂已有50款产品获国家药监局批准
“目前店内抗原、血氧仪都充足。”近日,记者走访多家线下药店发现,与此前缺货的状态不同,店内包括抗原、N95口罩、血氧仪等在内的防疫物资供应量增大,有的药店甚至将N95口罩、抗原检测试剂摆在门口或柜台显眼处,并打出甩卖价格。
记者在金沙洲某社区药店看到,一款奥德中科的抗原试剂检测盒打出的售价为147.5元/25人份,另一款乐普诊断的抗原试剂检测盒售价59元/10人份,两款产品折合1人份价格都降低至5.9元。另一家药店柜台前堆了许多抗原检测试剂产品,单个抗原售价7元;旁边的N95口罩5元/个,店员表示,买两盒单价可以低至4元/个。
“血氧仪到货了,有需要的快来购买”。值得注意的是,上周遭到疯抢一度处于“缺货”状态的血氧仪在线下同样也有了现货。记者走访时注意到,指夹式脉搏血氧仪不同药店到货品牌不一,价格在199元、215元左右。
“出25支抗原,4元/支,邮费自理,定位广州”“北京热景生物工厂直供抗原,单支单盒,现货,支持视频验货……京津冀可直接拉上门,单价7元,量大从优”……记者注意到,当前线上平台的转让、收购情况更加活跃。
浏览微博“抗原超话”发现,当前不少中间商开始转让手中囤积的抗原、温度计等产品;与此同时,也出现了不少前来收购抗原的人。某位来自福建的网友发博称:“在线收抗原,一个七八元都能接受,离我比较近的,马上能发货最好!”下方评论有不少来自深圳、山东、广州、温州以及福建的网友留言表示自己有货,可发顺丰。
抗原检测试剂产品的审批速度也在加快。记者从国家药监局官网了解到,2022年12月30日,经国家药监局审查,批准了安徽深蓝医疗科技股份有限公司的新冠病毒抗原检测试剂产品。截至目前,国家药监局已批准50个新冠病毒抗原检测试剂产品。
记者留意到,抗原检测概念板块在半个月前开始“降温”,股价出现连续下跌。东方财富数据显示,截至2022年12月30日,A股抗原检测板块下跌0.97%,有40只个股出现下跌,距离此前2022年12月12日高点,板块整体下跌近20%。
次氯酸消毒液火了?
宣称是一种新型消毒水 杀菌广灭杀率高
与此同时,记者注意到,一款号称“可杀新冠”“瞄准有害病菌,有效杀菌率≥99.99%”的次氯酸消毒液正在线上热销。该产品宣称,次氯酸分子水溶液,是一种新型消毒水,其特点是杀菌广,灭杀率高,具有“安全无毒”“无残留”的特点,安全性高环保性好。
记者在某电商平台搜索发现,该产品主要成分为次氯酸(Hclo),含氯浓度在80-120mg/L,无气味,可用于肌肤、环境、宠物快速消毒。
和84消毒液、酒精相比,次氯酸消毒液有什么区别?“区别于传统消毒液原理,能够在30秒内消灭99.99%以上的细菌、病毒、致病微生物。”该店铺客服告诉记者,84消毒的主要成分是次氯酸钠,有刺激性气味且味道持久;次氯酸消毒的主要成分是次氯酸,安全无毒,作用后还原成水,不会残留。
记者走访多家药店和超市,并未看到有销售次氯酸消毒液产品。某超市一款600g的84消毒液售价为6.9元,“这款84消毒液现在有优惠,比平时便宜了2元。”超市服务员表示。
从零售价格来看,次氯酸消毒液与84消毒液单价最多相差近4倍。例如,某品牌一款2L的次氯酸消毒液售价78.8元,券后价72.8元,折合36.4元/L;另一品牌次氯酸消毒液2.5L售价49.8元,折合约20元/L。而一款5L的84消毒液售价59元,券后仅49元,折合9.8元/L。
据了解,次氯酸消毒液主要成分是次氯酸,其本身具有弱酸性、强氧化性、不稳定性,为无色有氯味的液体。次氯酸只能以溶于水的稀溶液形式存在,在光照条件下易发生分解。因次氯酸的不稳定性,其运输、储存较为困难,作用时间也较短。
而84消毒液的主要成分是次氯酸钠,溶液呈碱性,pH通常大于10,有效氯含量通常5%左右,有腐蚀性、刺激性和漂白性,不能直接使用,需要兑水稀释后才能使用。(全媒体记者 赵方圆、许晓芳)