祝世宁:与共和国同龄 与材料物理为伴 祝世宁院士的科研之路
发布于:2018-03-27
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祝世宁,功能材料学家,南京大学教授,中国科学院院士。
他,与共和国同龄同步,其60年的人生是一部独特的奋斗史,那些甘于寂寞、执著努力、淡定睿智的人生故事,对你我都有着别样的启迪和价值。
他,作为主要完成人之一获得2006年国家自然科学一等奖;拥有国际、国家发明专利10余项;在国际学术刊物上发表论文200余篇;研究成果多次获科技部、教育部和江苏省的表彰。
他,就是中国科学院院士、南京大学教授祝世宁。
自小迷上科普书 动手自做望远镜
祝世宁,1949年出生于南京, 因为南京简称“宁”,所以父母给他取名“世宁”。而1949年这个特殊的年份,让“祝世宁”这个名字赋予了更多的意义。很多人将他的名字理解为“希望世界不再有战乱,祝福刚刚诞生的新中国和平安宁”。许多外国朋友也告诉他“Shining(世宁)”这个名字很“阳光”。
少年时期,祝世宁就对科学充满好奇与热爱。还在读小学时,班级小图书馆中的一本名叫《科学家谈21世纪》的书,深深地吸引了他,书中科学家们对21世纪的大胆畅想与生动描述,激起了他对科学的无限向往。班主任老师也鼓励他,好好学习, 长大了去当科学家。
中学期间,祝世宁广泛搜罗各种科普杂志,对天文、地理、自然的兴趣也日益浓厚。下午五六节课不准在教室做功课的规定让祝世宁有更多的时间去做自己喜欢做的事情。他不满足于课堂与书本知识的学习,还开始自己动手实践。十二三岁的时候,为了观测星空,他自己做了一架望远镜。“当时的条件不像现在这样,天文望远镜在市场上很难买到,于是我就根据一本科普杂志的介绍,决定自己动手做一架。”他请眼镜店的师傅帮忙磨制了一块长焦距的凸透镜,再找到合适的目镜,加上自己制作的筒子、架子等,一架简易的望远镜就诞生了。夏天乘凉时,祝世宁便用它和小伙伴们一起仰望星空,“看星星,看月亮,月亮的环形山、土星的光环、木星的卫星都能清晰地看到,周围好奇的小朋友也轮流看,我给他们做一些介绍,心里很有一番小小的成就感,我还给当时的科普杂志投过稿。”他还和一些同学一起成立了无线电课余活动小组,从最简单的2管晶体管收音机装起,做了拆,拆了做,一直做到8管晶体管收音机,收听清晰、音色响亮,足以与当时市场上的高档商品相媲美。
“也许是我从小喜欢仰望星空,使我对大自然一直保持着一种敬畏,对人生也有了更多的憧憬。我暗暗下决心,好好学习,长大了去探索大自然的奥秘。”祝世宁说。
下乡带着《遗传学》 写信要来“科技种”
“文革”终止了祝世宁的升学梦,但是并未摧毁他对科学的兴趣。
1968年底,在“知识青年上山下乡,接受贫下中农再教育”的号召下,祝世宁和他的同学一起去了苏北泗洪县的农村插队。下乡的时候,他的行囊中除了政治书籍外也没忘偷偷揣上几本从在大学教书的伯伯那里要来的《生物化学讲义》、《遗传学》和一些农业科技丛书。“当时我想,到农村后,这些书或许会有些用。”
到农村后,“扒河”(疏通河道、兴修水利)、插秧、割芦苇……祝世宁干过各种各样的农活。最艰苦的要算夏天到洪泽湖边收牛草,冬天在滩上割芦苇。芦苇可以用来编席子、盖房子等,是农民最重要的经济收入之一。每年11月份,各生产队就会安排人到分派的滩上去割芦苇。寒风凛冽,穿着草鞋在湖滩上行走,一不小心脚就会被那些苇茬根扎伤,严重的还能把脚背刺穿。
艰苦劳动之余,祝世宁一直没有忘记自己带的那几本书。每天晚上,即使再累,他也要在昏暗的油灯下,读上一段,做点笔记。“为了能节省灯油,油灯舍不得调得很亮。如果刮风下雨,那就是难得的读书机会。”从书上学到一点东西后,他开始考虑似乎应该做点什么。
“有一天,我试着写信给中国科学院遗传所请求能够给一些种子用于改良品种的试验,没想到中科院还真给我寄来了标号为3511的美国玉米良种和四种水稻种子。生产队很支持我的想法,给了我一块田地搞试验。结果那一亩玉米地长出的玉米比当地的品种要高出一大截,而且几乎每棵都长着两个棒子(玉米)。”祝世宁调侃道,“我也不能确定试验的成功到底应该归结于种子还是施肥,种子肯定比较好,但是当时队里也给了我一块好地,肥料也可以随意用。”
此后,祝世宁还在苏北的一家柴油机厂工作了5年,从最初的翻砂、抬铁水到开机床、搞机修他都做过。“因为工作需要,我自学了‘机械制图’、‘电工学’、‘金属工艺学’和‘电路设计’等教材。只要有时间我就和一批年轻的伙伴去食堂看书,因为那里有座位和灯光。常常下夜班的工人进来吃宵夜时,我们已在书海里遨游三四个小时了。”
1976年,祝世宁被调到淮安的清江拖拉机厂,解决了他与爱人两地分居的问题。也就在这一年里,中国出现了转折,历史翻开了崭新的一页。
1977年,在一次出差的途中,祝世宁从《人民日报》上看到了国家恢复高考的消息。人生,就在这瞬间改变。虽然准备时间只有3个月,还得上班,但这没有难倒他。“在农村和工厂自学的知识虽然还不够系统,但经过整理也足够我应付高考。”祝世宁说。
六个月后,祝世宁进入了当时的南京师范学院淮阴分院(现改名为淮阴师范学院)物理系学习。虽然不是他报考的那所大学,但能有机会上大学,他也感到满足了。“尽管学校条件不尽如人意,但给了我一个系统学习的机会,我夜以继日,想把失去的时间补回来。”他说。
“在农村、工厂的这段人生经历,是我宝贵的财富。艰难的历练使我坚信,无论何种困难,只要坚忍不拔,必能克服。”祝世宁说。
板凳甘坐十年冷 誓让激光“变颜色”
大学毕业后,成绩优异的祝世宁留校任教。1984年,他因消化道大出血在医院动了手术。在身体恢复期间,他萌生了读研究生的想法。1985年,祝世宁考取了南京大学物理系的研究生。研究生期间的系统训练为他今后从事科学研究奠定了扎实的基础。
1990年,祝世宁被选进闵乃本院士领导的研究组,投入到研制新型介电体超晶格材料的“攻坚战”中。在闵院士的带领下,他和同事们常夜以继日地泡在实验室里如痴如醉地潜心研究。有时候,实验一做就是几天几夜。
当时条件差,实验中需要一种特殊脉冲高压电源,祝世宁和工程技术人员一起尝试了各种办法。最后找到一种最简单和最便宜的办法,从废旧电视机上拆下高压包,制成这种高压脉冲电源,初步解决了这个难题。祝世宁和他的同事一道,研制出了世界上第一块能同时出二色激光的准周期介电体超晶格。1996年,以微结构功能晶体为主题的第一届中美物理学双边会议在南京大学召开,祝世宁在会上介绍了实验结果,受到与会专家的好评。这项工作不久发表在世界级学术刊物《科学》上,引起了广泛重视,该工作后来入选了科技部1998年度中国基础研究十大新闻。在此基础上,又经过几年的努力,他们研制出世界上第一台光学超晶格全固态红、绿、蓝三基色激光器样机,同时获得中国与美国的国家发明专利。
1996年10月,在闵院士的推荐下,祝世宁远赴有“铁电材料研究之都”美誉的美国宾州州立大学材料研究所(MRL)开展合作研究工作。仅半年,他便发现了铁电畴环境扫描二次电子成像新机制,发展出一种铁电基超晶格材料微结构的无损检测新技术,这让美国同行对这位新来的中国学者刮目相看。2003年,著名学者Fousek教授在铁电学研究55周年纪念会上指出,“祝世宁等人对这一领域进行了关键性的推进,这就是制备出Fibonacci序列铁电畴超晶格”,肯定了祝世宁及其同事在铁电畴工程学方面所作出的贡献。
十几年持续的努力,“介电体超晶格的设计、制备、性能与应用”项目取得了一系列的创新成果,祝世宁作为第三完成人荣获2006年国家自然科学一等奖。这一成果拓展了人们对微结构功能材料的认识,展示了介电体超晶格在光电子、声电子领域诱人的应用前景。祝世宁和他的同事并没有满足现有的成功,他们正和学生一起探索如何使自己的科研成果再向前推进一步。“我们不能仅仅满足于发表几篇文章,然后将研究成果束之高阁,而要让它们发挥作用,服务国家、造福人类。”
谈到取得的成就,祝世宁说,这主要归因于学术领导人的学术眼光、团队成员的集体努力、南京大学浓厚的学术氛围以及国家这些年来对科研的重视和投入。“改革开放为中国打开了国门,同样为科研带来了春天。早年,我们是拼拼凑凑做实验,用教学仪器做科研。”祝世宁回忆起他还是研究生时和老师一起搭炉子、 烧高温超导材料的经历时说:“现在,科研条件改善了很多,我们也有了世界一流的实验设备。”
“如果没有改革开放,这一切都是不可能的。”
愿作向导育英才 且向未来迈新高
与共和国同龄同步,让祝世宁对国家的发展有着来自亲身经历的体会和认识。“我们不能回避国家60年曾经走过的曲折道路。要探索怎样把一个半殖民地半封建的国家建设成一个社会主义强国,遇到困难和挫折是很自然的。”他认为,十年动乱,损失最大的是耽误了一代人的教育。国家的发展最终是要依靠人才。
在谈到南京大学为什么在全国物理学一级学科评比中名列前茅时,祝世宁认为,这要归因于物理系老一辈学术领导人和历届党政领导重视教师队伍建设和人才的培养。“物理系的经验证明,一个好的学术带头人不但自己学术造诣要精深,而且要关注培养新人。好的老师不但要会给学生出题目,向学生传授知识和创新的思维,还要会通过言传身教,给学生精神上的鼓舞和力量。我在读研究生期间,导师总是通过恰当的方式引导和激励我去做研究,使我认识到要在中国出一流的研究成果,必须花比外国人多一倍的努力,所以工作上我半点不敢懈怠,总是觉得在和外国同行抢时间。”
祝世宁现在也承担起了培养人才的重担。如今,他和助手带着十几名研究生,还讲授本科生的课程。除了在实验室、课堂、每周研究组会议与同学们交流外,只要一有空闲,他准会来到学生身边,和他们一起讨论学习生活中的事情。“我们要尽可能地为学生创造好的学习生活环境,指导他们成才,这是一个老师的责任。不过我现在和同学在一起的时间也越来越少了。”说这话时他显得一脸无奈。算来祝院士培养出来的博士、硕士也有二十多人,其中有的已经在国内外大学中任教,开始指导自己的学生;有的则工作在不同的岗位,用所学的知识服务于社会。研究生中有获得德国和瑞士颁发的爱因斯坦奖和宝钢优秀研究生特等奖等全国奖项,有的获得省、校级优秀博士、硕士论文,还有数位研究生的文章发表在世界顶级的物理学刊物如《物理评论快报》等杂志上。
“祝老师是严师,更是一位良师。”已是博士后的王漱明说,祝老师对学术要求严格,但他常说的一句话是“学会挖掘”。物理学系副教授刘辉从1999年开始跟着祝院士学习和做研究,深受其严谨的学术态度的影响。刘辉说,祝老师从来不会认为一个实验结果是完全失败的,一个不合预想的试验可能蕴含着新的物理知识。
现在一位正在美国做博士后的同学回忆他在研二下学期做光波导倍频实验时,由于没有经验,他一有“结果”就请祝老师帮他“鉴定”,但是被祝老师一次次否定。后来实在不好意思当面找他,就给祝老师发短信,而每次祝老师都是满怀期待地来看实验结果,与他一起分析,并给予鼓励。最后当晶体表面那条耀眼而尖锐的激光亮线终于出现在眼前时,他心里更多的是感动。这项实验结果后来被登在了《物理评论快报》的封面上。
“他常引用马克思的话告诫我们,在科学的征途上没有平坦大道可走,只有不畏劳苦沿着崎岖山路攀登的人才有希望达到光辉的顶点。”曾获研究生国际“爱因斯坦奖”的一位同学回忆说。
在科研这条崎岖的山路上,祝世宁院士不仅是一位辛勤的耕耘者,亦是一位敬业的引路人,默默而努力。国庆六十周年前夕,当我们听他述说自己的经历时,突然感到,他的科研之路不也正好从一个侧面折射出我们共和国六十年发展的历程吗?