三位青年學者獲馬丁·伍德獎：他們如何用極端條件與先進儀器打開新物理窗口？

摘要：低溫物理盛會揭曉第八屆馬丁·伍德獎，青年科學家暢談極端條件科研突破與儀器需求。

4 月10日，第二十屆全國低溫物理會議在西安曲江國際會議中心盛大開幕。大會開幕式上，備受矚目的第八屆馬丁·伍德爵士中國物理科學獎獲獎名單正式揭曉——中山大學王猛教授、中國科學院物理研究所周睿研究員、上海交通大學呂佰晴副教授三位青年科學家榮膺此項殊榮。

借此次盛會之機，儀器信息網邀請到中國物理學會低溫物理專業委員會秘書長程金光研究員、三位獲獎者，圍繞中國低溫物理領域的發展現狀與前景、獲獎者的科研突破、獎項的傳承與創新，以及企業助力等核心話題，展開深度對話。

獎項概覽：十三載深耕，助力青年科研人才成長

馬丁· 伍德爵士中國物理科學獎自2013年設立以來，已走過13個春秋，共舉辦八屆，每屆遴選2至3位在極低溫、強磁場技術領域做出原創性成果的青年科學家，成為推動該領域青年人才成長的重要平臺。作為獎項評審委員會秘書長， 中國物理學會低溫物理專業委員會程金光研究員 對獎項的傳承與發展有著深刻理解。

談及獎項的作用，程金光研究員表示： “獎項設立的初衷，就是支持在中國利用低溫、強磁場技術做出原創工作的青年科學家。這13年來，每一位獲獎者都是在該領域作出原創性科學發現和技術創新的青年學者。”他強調，獎項的推動作用與中國科研整體實力提升密不可分。“這是一個雙向促進的過程。國家對基礎研究的投入和對青年人才的重視，為科研人員搭建了良好的平臺；而青年科學家的優秀成果，也推動了低溫物理乃至整個基礎研究領域的進步。”

關于第八屆獎項的評選情況，程金光研究員介紹，本屆共有18位申請人，研究領域涵蓋超導強關聯、拓撲材料、磁性材料、自旋電子學等方向，甚至包括利用低溫強磁場開展生物學研究的工作，充分體現了該技術的跨學科應用潛力。獎項申請者中最年輕的出生于1994年，整體年齡跨度近十年。“ 評選始終以科學貢獻為核心，同時適當兼顧年輕學者的發展潛力，確保評選過程的公平、公正與專業。”

科研突破：極端條件下的探索與堅守

極低溫、強磁場等極端條件，是探索物質微觀結構、發現新物理現象的重要手段。本次三位獲獎者均在相關領域取得突破性成果，用堅守與創新拓展了人類對物質世界的認知邊界。

三位獲獎者的核心成果

本次獎項的授予，基于以下三項突破性成果：王猛教授 “首次在鎳氧化物中通過加壓發現液氮溫區的超導電性”；呂佰晴副教授“利用低溫、超高真空的角分辨光電子能譜系統，提供了外爾費米子存在的直接實驗證據”；周睿研究員“研制了強磁場與超高壓耦合的綜合極端條件核磁共振測量系統，實現穩定運行，并應用于非常規超導體微觀機制的研究”。這些成果背后，是長期的深耕與反復的嘗試，極端條件在其中發揮了不可替代的作用。

極端條件如何催生原創發現

王猛教授將他的發現過程概括為三個關鍵節點。“第一個就是選擇了鎳氧化物，而且選擇對了具體的結構組分。這是最重要的一點。”他坦言，在沒有任何理論預言的情況下，這其中有運氣的成分，更有科學判斷的積累。

“第二個是要生長出這個材料來。”雖然該材料在上世紀就有人合成過，但當時只是粉末樣品，質量上有很多缺陷。王猛教授團隊成功合成了高質量的單晶樣品，這是第二個突破。

“第三個是在高壓下進行測量。”當施加到14個吉帕的壓力時，80K的超導電性終于顯現出來。“選對了體系；生長出材料；在壓力下測量——三個環節缺一不可。”

對于極低溫和強磁場的作用，王猛教授強調：“超導轉變溫度80K對超導來說是比較高的，但對自然環境來講，零下193攝氏度是非常低的。低溫環境是必須的。而確定超導需要驗證零電阻和麥斯納效應，測量時都需要加磁場。低溫與磁場不可或缺。”

呂佰晴副教授講到：“最關鍵的是在上海光源建設的那條超高真空、高分辨的角分辨光電子能譜線站——‘夢之線’。”這條線站從深紫外光到軟X射線全覆蓋，代表了國際最快能譜水平。

“ 外爾費米子有兩個特征：體態要有外爾點，表面要有費米弧表面態。‘夢之線’從探測表面態的深紫外光到探測體態的軟X射線全覆蓋，用同一設備同一塊樣品，可以同時探測體態和表面態。”呂佰晴副教授介紹，“‘夢之線’是丁洪院士帶隊自主研發的，外爾費米子工作是我們在‘夢之線’做的第一個工作，開了一個好頭。”

他進一步闡述了不同類型的角分辨光電子能譜系統中的多種極端條件：超高真空環境確保電子自由運動，10K以下的低溫消除溫度干擾，軟X射線提供高能量激發，納米尺度聚焦實現空間分辨。“整個系統集成了很多極端條件。”

周睿研究員的工作基于全超導磁體——將低溫超導材料和高溫超導材料各自做成磁體后耦合在一起，實現強磁場。“這種系統國際上大家都在做，我們是率先實現它長期穩定運行，并把強磁場系統和極低溫、高壓、核磁共振結合在一起，完成多種極端條件耦合測量。”

經過三年多的開放運行，該系統已服務眾多國內外單位，產出了一系列合作成果。“最核心的是怎么讓它穩定高效運行，這有非常多的難點。”

談及極端條件的作用，周睿研究員強調強磁場是第一位的。“我做超導材料研究，需要強磁場去抑制超導態，才能看到隱藏在下面的贗能隙的性質和電子關聯的效應。另外核磁共振測量也極度依賴強磁場——磁場越強，信號越強，靈敏度和分辨越好。”他曾先后在法國和美國強磁場實驗室開展實驗工作，最高做到40多特斯拉。“極低溫也很重要，很多材料的性質只有在極低溫下才會顯現出來。我們有時需要強磁場、高壓、極低溫三種極端條件耦合。”

從“受制于儀器”到“引領儀器”

三位獲獎者均表示，在研究過程中曾遇到現有儀器無法滿足需求的困境，并對儀器的未來升級提出了明確期待。王猛教授指出，隨著科研不斷深入，研究者在極端條件下需要同時觀測材料的多種物性，對儀器的集成度與精度提出了更高要求。“目前很多研究方向都受限于儀器能力。未來需要科研人員明確提出需求，并與儀器公司深度合作，將實驗室技術轉化為成熟的產品。”

呂佰晴副教授列舉了具體的痛點：“研究外爾費米子時，需要將軟X射線探測與自旋分辨能力結合，但目前世界上尚無運行良好的此類設備；同時，我們也希望在同步輻射平臺上搭建極低溫角分辨光電子能譜系統。”他建議，需求方與廠商應深度融合，科研人員提出思路，廠商負責集成與優化，使儀器更加耐用、便捷，能夠實現24小時不間斷運行。

周睿研究員本身從事儀器研發，對此深有體會：“我們的系統沒有現成設備可用，必須與廠商合作、自主創新，才能實現技術落地。”他對未來儀器升級提出三點期待：

第一，持續挑戰極端條件的極限，發掘更多未知物理現象；

第二，推動技術自主化與國產化，解決“卡脖子”問題；

第三，實現儀器的智能化與自穩化，借助AI技術減少人力依賴，保障設備的長期穩定運行。

從發現到應用，從突破到引領

獲獎對三位科學家而言，既是認可，更是新的起點。王猛教授將繼續聚焦鎳氧化物高溫超導領域，重點開展三方面工作：實現常壓塊體鎳氧化物的超導電性、提高超導臨界溫度、通過多種手段研究物性，助力破解高溫超導機理。

呂佰晴副教授則將目光投向應用領域：“未來團隊的核心目標是面向量子計算，將拓撲物態與超導相結合，研究拓撲超導態和馬約拉納零能模，進而研制拓撲量子比特。這是我們未來5到10年的重點方向。”

周睿研究員表示：“未來將繼續向更極端的條件邁進，探索更多新物理、新現象。中國強磁場低溫物理已接近世界前沿，我相信憑借優秀的人才和科研實力，未來5到10年一定能實現真正的國際領先。”

青年成長與領域生態：薪火相傳，共筑未來

馬丁·伍德爵士中國物理科學獎以支持青年科學家為核心，見證了一代又一代青年科研人員的成長。程金光研究員作為第三屆獲獎者，對此深有體會：“十年前，科研條件相對有限，研究方向也比較集中；如今，青年科研人員擁有更好的平臺、更廣闊的視野和更多元的研究方向，競爭力顯著增強，申請人數不斷增多就是最好的證明。”他同時指出，當代青年科研人員面臨著科研評價、項目申報等方面的更大壓力，但其創新能力和抗壓能力同樣突出。

程金光研究員對青年科研工作者提出建議：“ 要堅守科研初心，沉下心來深耕一個領域，注重學術交流，多與同行合作。相信只要堅持不懈，就一定能做出有價值的成果。”他強調，獎項將繼續堅持以學術為核心，公平、公正、公開地遴選優秀青年科學家。

王猛教授表示，獎項是對自己和團隊的重要激勵：“我們研究的領域難度大、進展慢，這份認可讓我們更有勇氣挑戰難題，也希望激勵更多年輕人投身這一領域。”

呂佰晴副教授認為，獎項是對整個團隊的肯定：“我只是代表團隊領獎。希望未來獎項能為青年科學家提供更多科研經費、項目支持、設備共享和合作交流機會。”

周睿研究員特別關注儀器研發領域的青年科學家：“做儀器研發非常艱辛，可能三到五年都沒有產出。希望獎項能激勵更多年輕人投身這一方向。同時，鼓勵青年學者加強交流，推動科研人員與儀器廠商的合作，實現互利共贏。”

結語：寄語下一個十年

這場深度對話，匯聚了學界與產業界的智慧，勾勒出中國極低溫、強磁場物理領域的發展藍圖。各位嘉賓紛紛寄語未來，表達了對領域發展的殷切期待。

程金光研究員表示：“希望中國低溫物理事業薪火相傳，越來越好。低溫物理不僅關乎基礎研究，更支撐著國家重大戰略，量子科技、聚變能源等都離不開相關技術。希望更多年輕人加入，既拓展知識邊界，也為國家戰略貢獻力量。”

王猛教授認為：“未來新物理現象和規律的發現，離不開極端條件平臺。這一領域潛力巨大，希望我們持續探索，不斷拓展人類認識自然的邊界。”

呂佰晴副教授寄語：“希望未來有更多青年科學家，用自己的名字和成果，點亮馬丁·伍德爵士中國物理科學獎的星空。”

周睿研究員充滿信心：“中國強磁場低溫物理已接近世界前沿。憑借優秀的人才和科研實力，未來5到10年，我們一定能實現真正的國際領先。”

十三載薪火相傳，八屆獎項賦能。馬丁·伍德爵士中國物理科學獎見證了中國低溫物理領域的持續進步，推出了大批優秀青年人才。在學界與產業界的共同努力下，中國極低溫、強磁場物理領域必將迎來更加輝煌的未來，在探索物質奧秘、支撐國家戰略的征程上不斷書寫新的篇章。

受訪者合影

文章轉載自“儀器信息網”微信公眾號