我和原位的故事(中科院物理所谷林研究员)

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编者案
原位技术自1933第一台电子显微镜的诞生之日起的第三年就开始被科学家们所应用,但是受制于材料和加工工艺的限制长期以来发展缓慢,直至最近5年获得了飞速发展。当电子显微镜本身精度已经到达一定极限,原位通过过程观测给所有研究带来了新的可能。
我国各学科的科学家实际上,在原位技术的应用上不落后于国际同行,让我们来听听他们和原位的故事吧。
谷林
= 中科院物理所 =
谷林老师用幽默风趣的语言生动形象地介绍了原位的概念:

原位相当于每个人生活中在各种应激情况下反应。比如说凝聚态物理里面讲究的是晶格、电荷、轨道、自旋,但是人文科学讲究的是道德、经济、政治和文化,实际上这都是以晶格也就是结构为基础,人文科学以道德为基础,经济相当于电荷,政治相当于轨道,文化相当于自旋。

谷林老师寥寥几语深入浅出得将物理规律和社会哲学的趋同性联系到一起。

我最早开始做原位研究是从07年开始,利用能量过滤扫描透射电子束观测加热中原子的运动。例如一层非晶硅和上面一层铝,经过加热,观测两者结晶的活动和变化,发觉结晶过程中两者来了个乾坤大挪移。其实力热光磁电中加热、加光都是提供了一种能量。
讨论到对原位未来的展望,谷林老师还是回到我们怎么来认识世界这个本质问题上 。

这个世界分为晶格电荷轨道自旋,未来趋于做外场来调控。首先从观测的层面,我们只是原子的运动,这还是仅仅基于晶格层面。从电荷层面,可以看到电荷密度波,将来电荷层面的观测应该不会是难事。接下来轨道层次,我们需要看看能做什么事情,从一个更加细致的角度去观测价电子或者是电子分布的问题。另外就是自旋。研究对象和手段的不同。手段例如原位的力热光磁电,可以相辅相成在同一个方向上调控,手段可以创新。前者在应用上的面可以拓宽,例如量子科学分为关联量子体系、拓扑量子体系、小量子体系、人工带隙、量子信息,其中拓扑对人类发展非常重要。未来如何在量子拓扑领域做一些事情,选几个点去研究,慢慢发展。

从原位电子显微学表征而扩展到社会科学,谷林老师又分享了自己的一些研究感想和思索:

* 科学家到底应该关起门做学问,还是敞开门和社会民众沟通研究方向?

* 作为科学家应该如何面对期刊杂志对各科学的评价、社会对科学家的态度看法、政府的管理、同行的意见?
他最后坦诚追本溯源,做研究首先要选择做自己,不被外物干扰。
到最后回想一生,感觉到活值了就行。

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