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985高校博士生一作發(fā)Nature！科研之路上幾經(jīng)坎坷

來(lái)源：科學(xué)10分鐘時(shí)間：2022-01-11 19:37:06 瀏覽：2593次

12月3日下午，第六屆上海交通大學(xué)研究生“學(xué)術(shù)之星”會(huì)評(píng)答辯會(huì)隆重舉行，物理與天文學(xué)院2017級(jí)直博生段紹峰榮獲第六屆上海交通大學(xué)研究生“學(xué)術(shù)之星”。

在半個(gè)月前，段紹峰剛獲得2020-2021學(xué)年上海交通大學(xué)“三好學(xué)生標(biāo)兵”榮譽(yù)。

這位上交大物理系2017級(jí)直博生，師從張文濤教授。博士期間研究方向?yàn)楦咝阅芙欠直婀怆娮幽茏V儀的研制和飛秒激光誘導(dǎo)量子材料的非平衡態(tài)相變等領(lǐng)域，共發(fā)表6篇高水平論文，一作高水平論文2篇，累計(jì)影響因子65.5，一篇發(fā)表在頂級(jí)科學(xué)期刊Nature（IF=49.9），另一篇以共同第一作者身份發(fā)表在物理一區(qū)Physics Review X（IF=15.6），并入選ESI高被引論文和熱點(diǎn)論文。

以第一發(fā)明人身份申請(qǐng)國(guó)家專(zhuān)利2項(xiàng)，已授權(quán)1項(xiàng)，已受理1項(xiàng)。讀博以來(lái)，獲得博士研究生國(guó)家獎(jiǎng)學(xué)金。

圖源：上海交通大學(xué)

潛心鉆研重大突破

在完成本科學(xué)業(yè)以后，他以?xún)?yōu)異的成績(jī)被保送到上海交通大學(xué)物理與天文學(xué)院直接攻讀博士學(xué)位，博士期間，榮獲研究生國(guó)家獎(jiǎng)學(xué)金和三好學(xué)生等榮譽(yù)。

博士初期，紹峰作為骨干成員參與時(shí)間分辨角分辨光電子能譜系統(tǒng)（trARPES）的研制和搭建。他負(fù)責(zé)trARPES自動(dòng)控制系統(tǒng)的搭建。

該設(shè)備目前無(wú)商業(yè)化產(chǎn)品，在該儀器研制成功前，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有相關(guān)的儀器設(shè)備，必須結(jié)合超快激光技術(shù)和ARPES技術(shù)自行研制。加入研究組以后，在張文濤老師的帶領(lǐng)下，他作為主要成員參與研制和搭建高性能的trARPES。

最初接觸科研，摸不到門(mén)路，不知道該從何處下手也是他經(jīng)常會(huì)碰到的問(wèn)題。

熟練掌握做實(shí)驗(yàn)的手段以及數(shù)據(jù)分析是科研中最重要的環(huán)節(jié)，為此他瘋狂學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析專(zhuān)業(yè)軟件，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的積累和實(shí)踐可以獨(dú)立編寫(xiě)整套的ARPES實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理程序，可以快速針對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行各種處理，這為后續(xù)的科研打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

科研的道路從來(lái)不是一蹴而就的，對(duì)段紹峰來(lái)說(shuō)亦是如此。和大多數(shù)博士生一樣，科研道路中他也會(huì)遇到各種問(wèn)題，時(shí)常感到發(fā)愁并且焦慮，也會(huì)有自己堅(jiān)持不下去的時(shí)候，但是他從不輕言放棄。

圖源：上海交通大學(xué)

在數(shù)不清的日日夜夜奮斗中，終于在博士第四年實(shí)驗(yàn)上有重大發(fā)現(xiàn)，利用超快激光實(shí)現(xiàn)對(duì)量子材料電子態(tài)維度的操控。但是擺在眼前的一個(gè)棘手問(wèn)題就是如何從理論上去模擬實(shí)驗(yàn)中的新發(fā)現(xiàn)。

在一個(gè)以實(shí)驗(yàn)為主的課題組中，他需要著手去學(xué)習(xí)相關(guān)的理論模型，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)值模擬，這其中遇到的問(wèn)題遠(yuǎn)比想象的多。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束凌晨五點(diǎn)的交大圖源：上海交通大學(xué)

段紹峰說(shuō)：“最開(kāi)學(xué)學(xué)習(xí)理論模型做模擬的過(guò)程中，遇到的第一個(gè)難題就是如何數(shù)值求解偏微分方程。在閱讀了大量相關(guān)文獻(xiàn)之后，始終沒(méi)有找到數(shù)值求解的辦法，一連數(shù)個(gè)星期都是毫無(wú)進(jìn)展。”

科研上的長(zhǎng)期停滯不前使他倍感受挫，這也是最難熬的時(shí)候。

在多次與導(dǎo)師的溝通和嘗試下，歷經(jīng)數(shù)周最終成功數(shù)值求解微分方程，用唯象模型成功模擬了實(shí)驗(yàn)上所觀(guān)察到的現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬的完美結(jié)合。

春節(jié)留守學(xué)校補(bǔ)充數(shù)據(jù) 圖源：上海交通大學(xué)

在國(guó)際上首次利用超快激光實(shí)現(xiàn)對(duì)量子材料中電子態(tài)維度的操控，并在其中發(fā)現(xiàn)光致非平衡超導(dǎo)的跡象，為具有新功能的下一代的器件的調(diào)控打開(kāi)了一扇超快科學(xué)的新窗口，論文在頂級(jí)科學(xué)期刊Nature上發(fā)表。

這項(xiàng)研究成果獲得了國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家的認(rèn)可，被中國(guó)科學(xué)報(bào)報(bào)道。

中科院院士張杰表示：“這些發(fā)現(xiàn)首次展現(xiàn)了利用超快激光實(shí)現(xiàn)對(duì)量子材料中電子維度的調(diào)控，并產(chǎn)生奇異的量子現(xiàn)象?！闭撐恼桨l(fā)表以后，他表示：天道酬勤，付出終有回報(bào)，貴在長(zhǎng)久的堅(jiān)持。

踐行實(shí)踐樂(lè)于分享

學(xué)習(xí)之外，他積極參與學(xué)院組織的暑期實(shí)踐和企業(yè)走訪(fǎng)等活動(dòng)。在實(shí)踐過(guò)程中不斷增強(qiáng)見(jiàn)聞，提升綜合素質(zhì)，更重要的是使他認(rèn)識(shí)和了解科學(xué)技術(shù)對(duì)國(guó)家發(fā)展的重要性，也讓他思考如何在自己所學(xué)領(lǐng)域?yàn)樽鎳?guó)科技的發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量。

生活之中，他作為志愿者參與“ARPES和量子材料中超快物理現(xiàn)象研討會(huì)”的舉辦。他還創(chuàng)立公眾號(hào)“啦啦啦LabVIEW”，在學(xué)習(xí)LabVIEW編程的過(guò)程中，利用空余時(shí)間分享編程學(xué)習(xí)經(jīng)歷和案例，推送原創(chuàng)推文30余篇，公眾號(hào)粉絲達(dá)1000余人。這些志愿服務(wù)和分享經(jīng)歷也使得他對(duì)奉獻(xiàn)有了更深入的理解。

關(guān)于對(duì)未來(lái)的規(guī)劃，段紹峰說(shuō)到，未來(lái)還是會(huì)繼續(xù)從事對(duì)科學(xué)的研究和探索，在前期研究的基礎(chǔ)上去探索“光致高溫超導(dǎo)”這個(gè)有趣的物理現(xiàn)象，為解決“高溫超導(dǎo)的微觀(guān)機(jī)理”這一全世界最前沿的科學(xué)問(wèn)題而貢獻(xiàn)自己的一份努力。

上交大梁欽老師對(duì)他的評(píng)價(jià)中寫(xiě)道：物理與天文學(xué)院的段紹峰同學(xué)國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)對(duì)電子態(tài)維度的操控，成果在Nature上在線(xiàn)發(fā)表。如王安石所說(shuō)：“而世之奇?zhèn)?、瑰怪，非常之觀(guān)，常在于險(xiǎn)遠(yuǎn)”。

從搭建實(shí)驗(yàn)裝置到發(fā)表論文的5年間，在面臨樣品臺(tái)超高精度控制、理論微分方程擬合求解等難題時(shí)，正是他“板凳要坐十年冷”的科研精神打掉了一個(gè)個(gè)攔路虎。

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