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拉曼终身成就奖得主张树霖:做基础研究须下苦功

2016-10-28 11:22:20  来源:中国计量测控网 
字号: 13号字 16号字

  前不久,第25届国际拉曼光谱学大会在巴西福塔雷萨召开。在这次会议上,北京大学物理学院教授张树霖荣获了拉曼终身成就奖,这是给予长期为拉曼光谱学及其应用的深层发展作出创造性贡献的科学家的最高奖。“从1985年开始,张树霖教授在纳米结构的拉曼光谱学研究方面作出了根本性的贡献,出版了世界上第一本综合性的纳米结构拉曼光谱学专著Raman Spectroscopy and its Application in Nanostructures,得到了全球的认可。”国际著名拉曼光谱学专家德国的Wolfgang Kiefer教授如是说。

“这个奖被中国人拿到了”

  获得拉曼光谱终身成就奖,张树霖说自己也没想到。

  拉曼光谱终身成就奖由国际拉曼光谱大会于2014年首次设立,采取首先由提名人推荐,然后由30位委员秘密投票,在会议闭幕式上当场宣布并颁奖。今年该奖项的三位候选人都实力强劲。其中一位巴西教授则是国际拉曼光谱大会的主席。“所以当时听到自己的名字,我也吃了一惊。当时脑中闪现的第一个想法就是,这个奖被中国人拿到了。”张树霖告诉《中国科学报》记者。

  张树霖之所以有这个想法,是因为拉曼光谱学研究与中国人有着很深厚的渊源,也是为数不多的由中国人持续作出历史性重大贡献的自然科学研究领域。

  拉曼光谱是一种散射光谱,是由印度科学家C.V.拉曼在1928年发现的,拉曼也由此获得了1930年的诺贝尔物理学奖。拉曼散射效应是光的散射现象中的一种特殊效应,光的频率在散射后会发生变化,频率的变化决定于散射物质的特性,因此,研究人员可以利用拉曼光谱来探测物质的结构和性质。这种探测方法的分辨率很高,很细微的差别都能探测出来。比如,目前拉曼光谱成像是唯一能够把一个生物体的单个活细胞成像的方法。

  拉曼光谱学的发展和应用分三个阶段。在1944年以前,拉曼光谱仪利用的是汞灯光源,探测对象只能是化学物质。这一阶段的拉曼光谱学研究的总结性工作是中国人做的,这个人就是著名的物理学家吴大猷。二战以后,拉曼光谱学领域没有什么进展,进入沉默阶段,直到1960年激光器的诞生。激光器作为拉曼光谱的光源,使得固体的拉曼光谱研究得以进行,拉曼光谱学领域的研究热度又开始上升。“固体拉曼光谱学研究需要有理论基础,这个理论基础就是中国物理学家黄昆在1952年出版的《晶格动力学理论》中打下的。”张树霖说,“第三个阶段是超晶格出现以来,固体拉曼光谱研究进入到纳米结构领域。我这次得奖主要是由于在纳米结构拉曼光谱学方面的研究,这说明在现阶段中国人也是做得非常好的。”

“底子很差”的北大学生

  如今在国际拉曼光谱学领域取得了丰硕成果的张树霖,却坦言自己求学时期并不是“学霸”,反而是“底子很差”。

  张树霖1964年进入北京大学物理系学习。“我在进北大之前的学历只是中等师范一年级,由于时代原因,后两年都没学就去参加工作了。能考上北大也是有点‘投机取巧’。”张树霖笑着说,“我工作时给一个小报写过社论《论又红又专》,结果高考语文作文题目恰好就是这个。那时候搞大炼钢铁,我想化学肯定要考大炼钢铁的化学反应,结果也猜对了。再加上当时对工作过的人有照顾,所以我就等于搭了扶梯爬墙进了北大。”

  进入大学后,张树霖本以为能专心学习。结果由于以前有工作经历,第一年学校便让他去管理当时陆平校长直接关注的话剧队,白天有时没办法上课,晚上更是无法自习。第二年,由于当时北大要建设昌平校区,张树霖干脆被安排脱产去当基建组组长,带着一名教员和一名脱产学生,从调研、提设计要求到与工程师打交道都需要参与,整整一年时间不能学习。

  张树霖记得很清楚,当时返回学校上课时,系里的意见是让他留一级,但他不愿意。“我要跟着原来的班级,这就必须把拉下的课自己补回来。”张树霖说,这需要比别人付出更多的努力。当时的外语是俄语,班级同学大多是中学就学了六年,但他一个字母都不会,往往只能熄灯后拿着手电筒在被窝里背单词。代数和三角也基本没学,他就趁着暑假补课。后来,与他同路回家的同学还打趣说:“老张的代数和三角是在火车上学的。”就这样,到毕业时,张树霖一门补考的课都没有,顺利按时毕业。

  大学毕业后,张树霖留校做一个国家重大项目的行政秘书。该项目的学术负责人黄昆知道张树霖想做研究,便把他当作自己的研究生一样进行指导,让张树霖看相关领域的英文书,一两个星期就听他汇报一次。可是不到一个学期,因为北大进行社会主义教育运动,后来又有“文革”,张作霖的学习和工作又被打乱了,一直到“文革”结束后,他才开始得以安心做研究,直到现在。

“基础科学研究,不能吃苦是不行的”

  1978年,各项研究工作渐渐开始重新启动,张树霖开始了拉曼光谱学的研究,那时用的激光拉曼光谱仪都是他自己组建的。

  “‘文革’前我们曾经买过一台利用汞灯做光源的棱镜拉曼光谱仪,可因为‘文革’,这台仪器在仓库一躺就是10年,到1978年拿出来用的时候,它已经过时了,当时需要的是激光拉曼光谱仪。那时国家又没钱,怎么办呢?还好原来我参加过氦氖激光器的研制,我们就自己拼成了一台激光拉曼光谱仪。”张树霖说。

  1985年起,张树霖开始集中于低维纳米结构的拉曼光谱学研究,并取得了丰硕的成果。比如,低维材料超晶格的光谱特征谱一共有五种,其中有两种是最难得到的,很多年都没有成果,最后由张树霖团队研究出来。另外,研究人员根据纳米结构的性质,已经对纳米结构材料在理论上推出很多性质,但张树霖发现了其中8个与理论上的规律不一致的反常性质,并对其进行了解释。他的一系列研究使低维纳米材料的结构被了解得更加深入和正确。

  2000年后,张树霖成为国际拉曼光谱学大会国际执委会终身委员和2002—2004年的主席。2004年,以他为首的“若干低维材料的拉曼光谱学研究”获得了国家自然科学奖二等奖。2008年和2012年,张树霖先后出版了第一本中文和英文专著《拉曼光谱学与低维纳米半导体》和Raman Spectroscopy and its Application in Nanostructures。

  基础研究的工作是辛苦而枯燥的,但自己的成果能打上中国的标签,这给了张树霖极大的动力。

  1985年夏,张树霖曾赴美国伊利诺大学访问,在美国工作了一年半的时间。要回国时,美国方面挽留张树霖,被他拒绝了。张树霖当时在美国一个月的工资有2000美元,在国内只有650元人民币。但是张树霖认为在美国做出的成果是美国的,不是中国的,于是他认为他必须要回来。他回国一年后,美国的教授还给他写信,问他要多少工资能回来,他还是立即拒绝了。

  “没有国家,就没有个人。”张树霖说,“上世纪90年代,我去法国巴黎卢浮宫,说明书里还没有中文。2002年再去,已经有中文说明书了。我原来到意大利开国际会议,外国专家问我是不是日本人,几年后再去意大利,旅馆的工作人员看到我就用中文跟我说‘您好’。不是我张树霖变厉害了,是中国强大了。”

  在美国访问时,张树霖每天早早就到办公室,工作到晚上很晚才离开,周末也是一样,就是想充分利用美国先进的仪器和材料多做些工作和多积累经验。他临回国前,一位合作的美国教授对他说:“树霖,从你身上,我知道了中国为什么发展那么快。”

  这样的工作习惯,张树霖一直保持到现在。如今,已经80岁的张树霖仍然每天早上六点半左右起床,骑自行车去办公室上班,除了吃饭、午休和必要的体育活动时间都在工作,直到晚上十点半以后才睡觉,一年365天,天天如此,没有周末,没有假期。只有在出差时,才找机会到处走走看看。张树霖说,“从事基础研究,目标必须是世界第一,努力做创新性工作。”因此 “基础科学研究,不吃苦是不行的。”

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