科学时报：理论物理精彩人生――中科院物理研究所青年研究员孙庆丰

日期 2006-04-03　来源：科学时报　作者：刘英楠　【大中小】　【打印】　【关闭】

　　“安排时间接受这次采访，老实说让我有点为难。”3月3日上午，坐在中科院物理研究所凝聚态理论和材料计算研究室（简称理论物理室）孙庆丰研究员的办公室，记者感觉约访成功确实有些幸运：其一，他3天后就要启程去香港大学进行为期两个月的访问研究，时机难得；其二，为了“应付”这次采访，他无法抽身参加研究室正在举行的一次学术交流，“代价”颇大。　　现年36岁的孙庆丰，2003年3月入选中科院“百人计划”来中科院物理所担任研究员，2005年获国家杰出青年科学基金资助，是该所优秀青年科学家的杰出代表之一。尽管采访时间很短，对他所研究的聚集态理论也确难了解得很深入；但仅看上述“时机”、“代价”两个细节，记者对理论物理室“开放、流动、竞争、联合”的创办方针，国家杰出青年科学基金力举的拼搏奉献、团结协作精神，早已感受弥深。　　探究凝聚态理论十分“自然” 　　孙庆丰归属物理所理论物理室第一研究组，主要从事凝聚态理论研究。1991年9月～2000年7月，他在北京大学物理系攻读本科、硕士和博士；2000年11月～2003年8月，在加拿大McGill大学物理系做博士后；2003年底，获中科院“百人计划”择优支持；2005年获“杰青”资助的同时，获得中科院物理所“科技新人奖”。总的来看，科研经历时间不长但成绩突出。　　据了解，孙庆丰近年在介观纳米体系的量子输运理论、自旋电子学、多体强关联体系和近藤效应方面开展研究，现已发表SCI论文50多篇，其中物理学界最有影响的学术刊物Phys. Rev. Lett.5篇、Phys. Rev. B 31篇，被他人SCI引用300多次。从成长阶段看，研究生、博士后及来物理所工作期间发表的论文，大约各占三分之一。目前，孙庆丰的研究工作已得到国内外同行的肯定，被引入一些综述性文章，并得到很好的评价。　　身为理论物理研究员，自然是大众眼中最“纯粹”的科学家；那么当初选择这一事业方向，是否源自自小以来的理想？孙庆丰表示并非如此，而认为自己成为科学家是“很自然的事”。他出生于商业气息浓郁的浙江温州，但和三位弟、妹一起都考上了大学。他高中学理科，高考时因为“对其他专业不太了解”，所以一眼“相中”熟悉的“数理化”之一的物理专业。读研时因“喜好推演公式，又不想研究偏离应用太远”，所以师从林宗涵教授研究凝聚态理论。　　在导师指导下，孙庆丰科研才华很快展现，所完成的《介观体系瞬态量子输运的理论研究》，被评为2002年全国优秀博士学位论文，并早早发表了一批有意义的论文，科研之路随之一直走到现在。来中科院物理所后，在“百人计划”及国家自然科学基金两个面上项目、一个杰出青年项目的支持下，发展势头越来越好了。　　孙庆丰对物理所的科研环境非常满意，认为“研究环境好，交流机会多，学术气氛浓郁”。据介绍，他2005年所获得的“科技新人奖”，其实首先是物理所鼓励年轻人加强交流、讨论的产物。据悉，该奖的设立旨在表彰优秀青年人才在科研工作中作出的积极贡献，激励他们学习和发扬老一辈科学家致力科研、勤奋工作的精神。授奖条件和范围为新入所工作时间在三年以内、在科技岗位上作出显著成绩的青年才俊，候选人选由该所青年学术小组讨论推荐。“科技新人”的评选从2005年开始每年举行两次，每次仅评选一位，是纯粹的荣誉称号。尽管孙庆丰一再表示“所里很多人做得比我好”，但在物理所人才济济的青年物理学家中得到充分肯定，这种条件下的“脱颖而出”显得分外可贵。　　钻研自旋电子学进展显著　　孙庆丰正在负责的国家自然科学基金面上项目“纳米体系在近藤区的量子输运”，归属于基金委数理学部设立的重大研究计划“理论物理学及其交叉学科的若干前沿问题”。该研究计划下辖“量子场论及其相关问题的研究”、“量子信息的理论基础”等研究方向，现已设立课题100多项。计划简介指出：理论物理学是对自然界各个层次物质结构和运动基本规律进行理论探索和研究的学科；这种基本理论的建立是一个艰苦的长期积累过程，一旦建立又常会把许多表面互不相干的现象联系起来，带动物理学、其他自然乃至技术科学的发展。　　“自旋电子学”研究领域的兴起，正在于其重要的学术价值、诱人的应用前景——其研究目标，是用电子的自旋代替传统的电荷作为信息的载体，实现新一代更高性能的电子元件和信息技术。孙庆丰介绍，20世纪初，人们就已发现电子具有电荷和自旋两种运动；但在传统电路或半导体电子器件中，自旋向上的电子和自旋向下的电子向同一方向运动，以至于自旋和自旋流被抵消，仅仅电荷流（即电流）存在。这导致近百年来电子器件的应用，仅仅利用了电子的电荷，而它的自旋一直被忽略。　　近20年来，随着微加工技术和大规模集成电路的发展，电子器件的尺寸即将进入量子阶段，科学家发现在这一纳米尺度范围，自旋在很多性能方面比电荷更优越，例如自旋退相干（即相干状态的衰退）时间远比电荷长。近10年来，科学家试图利用电子自旋和自旋流来制造电子器件，全力打造“量子计算机”。2001年以来，自旋电子理论成为热门课题。相关的研究进展，将成为微电子学和信息技术领域最令人激动的突破。　　孙庆丰2002年末投入自旋电子学研究，很快取得相关进展。他与博士后合作导师、加拿大Mcgill大学教授郭鸿及香港大学教授王健合作，从理论上设计出一种由两个耦合量子点组成的自旋池装置，适当控制下能从外微波（THZ）场吸取能量转变为自旋流；与外电路相接时，将产生类似电池的作用，从理论上解决了自旋流的产生问题。这一成果发表在2003年6月27日出版的Phys. Rev. Lett.上。　　2004年8月13日，孙庆丰和物理所理论室博士后江兆潭、研究员王玉鹏及美国Okalahoma大学教授谢心澄合作，再次在Phys. Rev. Lett.发表自旋电子学研究结果。专家介绍，基本物理研究和量子器件应用面临一个富有挑战性的课题，即库仑作用到底能不能破坏穿过量子点等介观系统的电子的相位相干性。此前物理实验及部分理论研究表明，当存在点内电子—电子库仑相互作用时，电子隧穿通过量子点保留部分相干性，但相干度有多大一直还有很大争议。孙庆丰等通过深入研究提出：电子隧穿通过量子点时完全相干，并不能引起部分退相干。　　良好学术环境中共同提高　　中科院物理所多年来先后与美、英、德、法、日等十几个国家建立起稳固的友好合作关系，组织起广泛、频繁、高水平的学术交流，大力引进海内外科技尖子人才到所工作。同时不断探索，逐步建立起一套适合自身发展需求的学术评价体系和学术交流体系。截至2005年，物理所“百人计划”入选者累计41人；“海外知名学者”20人；获“杰青”资助者累计达50人（其中B类18人），国家自然科学基金优秀创新群体5个，中科院创新团队3个。　　现代物理学研究中，科学家之间的互相启发、互相促进至关重要。物理所理论物理室科研交流环境“热情洋溢”，交流对象不仅有大量国际专家，还定期邀请实验物理学家来室交流，例如最近超导国家重点实验室主任闻海虎研究员连续来理论室，介绍有关实验结果、交流研究思路。并鼓励科研人员进行短期学术访问等交流与合作。孙庆丰此次赴香港大学进行的学术访问为期两个月，发来邀请的张健教授与他早有良好合作经历。　　让孙庆丰高兴的是，《国家杰出青年科学基金管理办法》同样充分尊重人才成长规律，努力营造人性化的管理氛围。强调以定期组织学术报告和学术交流研讨活动推动获资助者之间的思想碰撞，以对工作状态和创新前景的评价取代硬性检查验收；鼓励获资助者在世界范围内建立合作伙伴关系，不断拓展把握科学前沿的国际化视野。这让他和其他许多“杰青”一样备感“如鱼在水”。　　“现在的理论物理研究和十几年前大不一样，很多工作都要进行大量数据运算，这对计算机的使用形成较高要求。”孙庆丰指出，计算程序中一个命令的不同，运算速度可能相差上万倍，这样运算时间就出现从几秒钟到几天的差别。他介绍，现在物理所的计算条件相当好，3年前花800万元购置的大型计算机目前性能良好，所内研究人员在自己的办公室就能联接上去运行相关计算。　　和物理所绝大多数研究人员一样，孙庆丰每天工作8小时以上，周末也常来加班。能如此安心于理论物理学探索，除了良好的工作环境，拥有一个幸福的家庭也是孙庆丰成功的重要原因。他妻子是他北大读博时的同学，现在首都师范大学任教，因为专业方向非常接近，两人在家也会探讨一些研究上的话题。夫妇俩育有一子，现五岁，正上幼儿园中班。　　如此人生，不亦美哉！

科学时报：理论物理 精彩人生――中科院物理研究所青年研究员孙庆丰

科学时报：理论物理精彩人生――中科院物理研究所青年研究员孙庆丰