薛其坤:最年轻的国家最高科技奖得主

2024年6月24日,中国科学院院士、清华大学教授、南方科技大学校长薛其坤获得2023年度国家最高科学技术奖。“这次获国家最高科学技术奖,我非常激动,倍感光荣。我深深地体会到党和国家对科技创新的高度重视,对科学家和广大科技工作者的亲切关怀和大力支持。获得这一奖项,我同时也感到责任与使命之重,这也将激励我未来在科学研究的道路上继续努力。作为南科大的校长,我也将会把科技创新精神进一步融入南科大的发展中,力争为教育强国建设、高水平科技自立自强贡献南科大的力量。”在获奖后,薛其坤告诉记者。

未来科技发展与创新人才培养:“双碳”战略下的高等教育发展

2020年9月22日,习近平主席在第七十五届联合国大会一般性辩论上向全世界庄严宣告,“中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。”作为一个从事科学研究的物理学家,我认为习近平主席的讲话具有重大科学意义。“双碳”战略是中国发展的一个重大战略决策,是中国对世界的一个庄严承诺,也是当前国际社会普遍关心的重大问题。

基于扫描探针显微镜的纳米技术

中国科协主办的青年科学家论坛第45期的主题是"纳米水平上的科学与技术".三个专题是"量子低维结构的表面与界面科学"、"半导体、金属、有机和生物分子的纳米结构的形成与控制"以及"相关的理论模拟与计算".来自17所高等院校及科研单位的22位海内外青年专家和学者参加了本次活动.

氧杂质致Ti-Si-N薄膜高硬度损失的机理

基于纳米复合Ti-Si-N薄膜硬度对界面相微结构及微尺度变化极为敏感的实验事实,定量表征了薄膜的硬度与氧杂质含量的关系.结果表明,与高纯度薄膜40-55 GPa高硬度比较,1%-1.5%的氧杂质含量导致薄膜的硬度下降到30 GPa左右.根据纳米晶界面原子模型和实验结果,氧杂质与纳米尺度界面交互作用所引发的微尺度缺陷是硬度下降的诱因,晶界面的氧杂质密度是薄膜高硬度损失程度的决定因素,单个纳米晶周围的氧杂质覆盖度达到10个原子以上时,薄膜的硬度只能达到30 GPa.

杰出人才该具备哪些要素呢?

第一个要素,我认为要具备扎实的理论基础,需要对专业理论知识的理解入木三分,对相关学科的理论和知识能够融会贯通,另外还要对专业实验技术仪器和方法的驾驭炉火纯青。新时代与旧时代的区别,在100年以前的时代,可能一个聪明的物理学家拍一下脑袋就会做出重大发现,而到了现在这个时代不行了,所以说对于实验技术仪器方法的驾驭甚至是发现变得极其重要。第二个要素,是有卓越的科学直觉。每个人都有直觉,科学研究同样也要有直觉,有发现问题和解决问题的突出能力,有擅于透过现象看本质的犀利眼光,有擅长归纳演绎等杰出辩论思维能力。

重视创新教育 构建良好创新生态

当今世界，创新已成为一个国家、一个民族不断向前发展的强劲动力。通过创新培育发展新动能，最要紧的是构建良好创新生态。从全球科技创新的网络体系看，创新活动主要集中在若干创新生态良好、能够发挥节点功能的城市。在这些城市内部，创新资源的空间集聚已成为普遍趋势，并形成了若干各具特色的创新集群模式，

量子技术离我们有多远

量子是科学家在上世纪初为了描述微观世界的状态和微观世界的运动规律所提出来的概念,它是一份一份的。正如描述人时,我们说“一个人”“两个人”,而不能是“一个半人”或“1.3个人”一样,量子描述的是一个不可分割的最小单元。现在有很多人在炒作量子产品,比如说“量子鞋垫”“量子水杯”,这些概念显然是不正确的,因为量子力学是描述原子、电子等微观粒子的科学,大家一定要注意这一点。

有章可循是科研成功的保障

国家自然科学基金委在过去的10年里，科研经费数量快速增加、研究队伍迅速壮大，新的项目类型更是不断地涌现出来。在这样的态势下、制度先行，制度优先建设，是基金委“以不变应万变”的秘诀。

Mg预处理蓝宝石衬底法制备的Zn极性ZnO外延薄膜的结构研究(英文)

通过分子束外延法在经Mg预处理的蓝宝石衬底上制备了ZnO单晶薄膜,利用高分辨透射电镜、电子全息和X射线能谱对该薄膜的结构进行了细致的研究。结果表明,在蓝宝石衬底上预沉积一层很薄的Mg层,可以生长均匀Zn极性的ZnO外延薄膜。ZnO/MgO/蓝宝石的界面非常清晰锐利,同时在界面处可以观察到大约3个原子层的MgO。预沉积的Mg薄层对随后ZnO的极性选择起了关键性作用。

拓扑绝缘体简介

拓扑绝缘体是最近几年发现的一种全新的物质形态,由于其独特的能带结构,具有零质量的狄拉克费米子及其相关的奇妙物理特性,近些年来引起了人们的广泛关注.同时,它还展现出在自旋电子学和量子计算等领域巨大的应用前景.

全同周期排列的纳米团簇阵列的自发生长(英文)

我们提出了利用分子束外延的自组织生长过程大面积制备二维周期性纳米金属团簇阵列的一种方法。该方法的普适性通过研究Si(1 1 1 ) - 7× 7衬底上生长的Ⅲ族元素、贵金属、磁性金属以及它们的合金团簇得到证实。通过对In团族点阵的原位扫描隧道显微镜分析和第一性原理总能量计算 ,我们确定了这些团簇独特的原子结构 ,阐明了这些结构的形成机理。

银纳米团簇在HOPG表面上的控制生长

由于银与高定向热解石墨(highlyorientedpyrolyticgraphite,HOPG)表面间的相互作用很小,银在HOPG表面上的生长通常采取三维的Volmer Weber模式,得到空间分布不均匀的银团簇。本文分别采用加热氧化和氩离子轰击来改变HOPG衬底的表面结构,并用扫描隧道显微镜(STM)研究了银在它们上面的生长过程。实验结果表明:在氩离子轰击过的HOPG表面上,可以得到大小基本一致、空间分布均匀的银纳米团簇,实现了银团簇的控制生长。氩离子轰击导致了平整的HOPG表面产生缺陷,这些缺陷对银原子的扩散进行限制并成为优先成核中心,最终形成均匀的银纳米团簇。

利用扫描隧道显微镜构建纳米结构

通过对在Si(111)-7×7表面上生长的Pb岛施加脉冲偏压,Pb岛受到触发而自发再生长。通过调节操纵参数(如脉冲电压的大小和时间),岛的高度及形状可以较精确地控制。用这种方法,我们可以制造出一些特定形状的纳米结构,例如中空和半中空的纳米阱等,还可以在更大尺度(微米)上进一步构建由这些纳米结构单元构成的图案。在纳米结构的构建过程中,还观察到了量子效应对薄膜生长的影响。

金属薄膜表面化学反应活性中的量子尺寸效应

本文首先简要介绍了金属薄膜的量子尺寸效应及其对表面化学性质的影响,然后对Pb/Si体系量子尺寸效应的近期研究进行了综述,最后详细介绍了量子效应对表面化学反应活性的影响。扫描隧道显微镜观察表明:在Pb(111)单晶薄膜表面上的分子吸附和氧化反应随着薄膜厚度一个原子层一个原子层变化时会出现振荡现象。通过研究薄膜中量子阱态的形成、费米能级处电子态密度的变化与薄膜的表面反应活性之间的关系,我们从实验上直接定量地证明了量子尺寸效应对表面反应活性的调控作用。

对我国杰出人才培养的一些思考

焦点:各国之间激烈的经济和科技竞争,归根到底是人才的竞争。我国高等教育事业的发展正处在中华民族伟大复兴的新时代,培养杰出人才是其肩负的重要使命和担当。杰出人才的培养要抓住两个关键点:一个是对学术志趣的培养,即拥有强烈的好奇心;另一个是要学会发现和甄别好的科学问题。

石墨烯:一种新的量子材料

石墨烯是一种仅由碳原子构成的二维材料.由于其独特的二维六角蜂窝状的晶格结构、载流子的狄拉克费米子行为及其他奇妙的物理特性,近些年来引起了人们的广泛关注.同时,它还展现出在电子、信息、能源等多个领域的巨大应用前景.曼彻斯特大学的安德烈.海姆(A.K.Geim)和康斯坦丁.诺沃肖洛夫(K.S.Novoselov)因其在石墨烯制备和研究方面的开创性工作获得了2010年的诺贝尔物理学奖.

数字纳米云纹法的实验研究

提出了一种新的测量物质纳米级变形的云纹方法———数字纳米云纹法,在测量过程中,借助于各种电镜,采用具有周期结构的晶体物质的晶格或一些过渡金属、贵金属材料规则的表面原子重构作为试件栅。该试件栅的节距可达到亚纳米的量级,使得该方法可以在纳观范围内测量物体的面内位移,应变。参考栅采用计算机绘制的正弦型数字栅。详细地论述了该数字栅的制作方法,数字纳米云纹条纹的形成机理,及位移、应变的测量方法,云纹条纹的相移方法和倍增方法。

LSAT(111)衬底上ZnO单晶薄膜的分子束外延生长

利用射频等离子体辅助分子束外延技术,在LSAT(111)衬底上制备高质量ZnO单晶薄膜.研究了衬底表面预处理及生长温度对ZnO外延膜的生长过程、外延取向关系以及表面形貌的影响.发现在较低温度下生长ZnO时,薄膜中容易形成30°旋转畴,而在较高温度下,可完全消除薄膜中的旋转畴,得到具有单一畴的ZnO单晶薄膜,讨论了旋转畴的起源以及生长温度对于消除旋转畴的作用.锐利的3×3 RHEED图像验证了ZnO薄膜具有O极性.