重庆大学潘复生院士团队。资料图片
陈兵奎所在的重庆大学机械传动国家重点实验室紧跟国家重大战略,瞄准国防和国民经济建设对机械传动系统的重大需求开展科技攻关。近年来,实验室相关研究成果先后为嫦娥四号生物科普试验载荷、嫦娥五号着陆验证系统、首次月面无人钻取采样等重大任务提供关键技术支撑。
我国高压输电行业的拓荒者、重庆大学电气工程学院教授蒋兴良牵头建设的湖南雪峰山能源装备安全国家野外科学观测研究站,是世界上第一个能源装备安全防御野外科学观测研究站。多年来,蒋兴良率科研团队坚守冰雪高山做研究,在电网防冰减灾领域不断取得重大突破,为“西电东送”等国家重点工程作出重要贡献,相关研究成果还为能源装备安全储备了原创科学数据和关键技术。
“重庆大学正以国家重点实验室优化重组为契机,探索创新平台管理体制和运行机制改革,通过强化有组织的科研加快建设国家级创新平台,打造国家战略科技力量。”中国工程院院士、重庆大学校长王树新说。
党的二十大报告对西部大开发、长江经济带发展、成渝地区双城经济圈建设、推动共建“一带一路”高质量发展等作出了战略部署。为更好地服务国家重大战略部署,重庆大学以现有的国家重点实验室为核心,高质量建设由“先进制造”“智慧能源”“低碳技术”“先进材料”“电子器件”“人工智能”等领域组成的科学中心,围绕国际学科前沿、国家重大需求和区域经济产业发展,全链条开展基础研究、关键技术和应用研究,努力打造服务重庆及西部地区经济社会发展的基础研究和创新发展研究高地,形成服务国家需求和支撑前沿研究的战略科技力量。
以“大项目”服务国家重大需求
12月5日,在山东省菏泽市某风电场项目,中国船舶集团旗下中国海装成功完成165米级钢混塔筒机组的吊装,其支撑结构采用了中国工程院院士、重庆大学钢结构工程研究中心主任周绪红和王宇航团队研发的钢-预应力混凝土混合结构塔筒。这种混合结构塔筒打破了国外技术垄断,与100米轮毂高度传统纯钢结构塔筒相比,发电量提高25%~28%,每年新增总发电量约135亿千瓦时,可供约647万户家庭的全年用电,按等电量替代火电计算,相当于节约标煤700万吨,经济效益和社会效益显著。
新型能源材料及装备是能源战略转型的关键支撑,其中镁电池和镁储氢等镁基储能材料潜力巨大。中国工程院院士潘复生牵头在重庆大学国家镁合金工程技术研究中心组建的镁电池研究团队和镁固态储氢团队,已成功研发多种镁离子电池和新型储氢材料。由重庆大学国家镁合金工程技术研究中心联合广东国研、广东省科学院等单位合作完成的“镁离子电池”项目,还获得2022年国际“镁未来技术奖”。
重庆大学还与重庆两江新区联合共建重庆新型储能材料与装备研究院,瞄准能源转型前沿技术打造国家级储能科技创新平台,并面向全球发布了一批示范项目和人才招募“英雄帖”。知名专家学者严谨的治学态度和对科研前沿的敏锐把握,也潜移默化地激励着青年师生。
“周老师经常在工程一线挖掘科学问题,理论结合实践解决问题。团队的年轻人不只是以他为学业导师,更奉他为人生导师。”王宇航表示,周绪红院士目前正带领团队开展海上风电工程结构研究,为保障深远海区域龙卷风、洋流、海浪侵蚀等极端情况下风电设施结构安全提供基础理论和关键技术支撑。
以“大改革”打通人才培养和科技创新全链条
高校是培养科技创新人才的主阵地,积极探索人才培养模式改革创新,是新时代高校肩负的新使命。
重庆大学校园风景。资料图片
2022年,教育部印发《加强碳达峰碳中和高等教育人才培养体系建设工作方案》,明确了加快国内碳储领域相关专业学科、科研平台建设和人才培养的重点任务。“2021年学校获批开设碳储科学与工程专业,成为全国首批四所获批开设该专业的高校之一。”重庆大学资源与安全学院副院长陈结介绍,学校紧扣国家“双碳”战略需求,提前谋划制定完善碳储科学与工程的培养方案,并致力于碳捕集利用与封存等领域的领先技术研发,填补我国在碳捕集、碳利用、碳封存、碳管理及碳交易等方面专业复合型人才培养的空白。
卓越工程师是科技创新和产业发展的稀缺资源。2020年,重庆大学和重庆两江新区合作,在国内率先创建“学科交叉,项目驱动”重庆大学明月科创实验班,打通产业和学校的边界,推进新工科教育实验。重庆大学也获批成为首批国家卓越工程师学院试点建设高校。
“我们的目标,是将卓越工程师学院打造成新工科教育改革试验田和重庆市‘人才链-创新链-产业链’融合示范区。”重庆大学卓越工程师学院执行院长罗远新说,学院将瞄准国家创新驱动发展战略和重庆智能网联汽车产业发展,培养新能源智能网联汽车、智能制造等关键领域高层次人才。
重庆大学光电工程学院教授朱涛率领研究团队自主研发的“t系列”光纤智能感知产品,能够为长输管道、火灾预警、桥隧监测等提供先进的一站式解决方案。2022年5月,朱涛团队注册成立重庆塔科智感科技有限公司,他本人自主研发的感知技术获得了1400万元天使轮融资,团队知识产权也被作价4200万元。
重庆大学改革科研管理体制机制,支持鼓励科研人员以成果作价入股和融资,推进科技创新产学研全链条“一体化”。近年来,学校以“国家知识产权示范高校”等平台为依托加快建设技术转移研究院,并围绕产业链部署创新链,逐步创建由科学技术发展研究院和前沿交叉学科研究院、先进技术研究院、技术转移研究院、产业技术研究院、国际联合研究院“1+5”科研管理体系,形成了基础研究、技术创新、工程实践、成果转化、产业培育的科研全链条组织模式,打通、畅通科技创新“全链条”。
面向世界科技前沿、面向经济社会发展主战场和国家战略需求抢抓创新驱动发展的重大机遇,重庆大学科技创新能力不断增强,原创性高水平学术成果快速增长。“十三五”期间,全校科研总经费较“十二五”增长34%,其中国家级项目经费增长155%、承担国家基金项目增长35%。2022年至今,学校新增国家级千万元以上重大重点项目近20项,牵头获批国家重点研发计划项目16项,转化科技成果100余项。
“不忘立德树人初心,牢记为党育人、为国育才使命,努力造就拔尖创新人才和高素质教师队伍,加快建设中国特色、世界一流大学和优势学科;以科技自立自强为目标,瞄准高峰、基础、前沿、交叉,强化有组织创新,加快成果转化;持续深度融入成渝地区双城经济圈建设,全面支撑建成世界重要人才中心和创新高地。”在重庆大学党的二十大精神传达报告会上,舒立春号召全校师生凝心聚力、接续奋斗,切实为中国式现代化贡献自己的力量。
《光明日报》( 2022年12月28日 05版)
静心探索重要的基础科学问题不求“短平快”70后物理学家翁红明******
翁红明在讲解电子运输理论。
田春璐摄
人物简介:
翁红明,1977年出生,现为中国科学院物理研究所凝聚态理论与材料计算实验室研究员、博士生导师。主要致力于凝聚态物理计算方法和程序的开发以及新奇量子现象的计算研究,成果入选2015年度中国科学十大进展、英国物理学会《物理世界》2015年度十大突破、美国物理学会《物理评论》系列期刊创刊125周年纪念文集等。
在中科院物理研究所(以下简称“物理所”)的年轻人里,研究员翁红明是小有名气的一位。就在刚刚过去的2022年,他因在数学物理学领域的杰出贡献,获得第四届“科学探索奖”。
在国际计算凝聚态物理研究领域,翁红明成果颇丰。其中最为人称道的,是他和同事们合作首次在固体中观测到外尔费米子和三重简并费米子的准粒子。这是国际上物理学研究的重要科学突破,对拓扑电子学和量子计算机等颠覆性技术的诞生具有非常重要的意义。
自由思考、厚积薄发,真正对人类文明有所贡献
1928年,英国物理学家保罗·狄拉克提出了描述相对论电子态的狄拉克方程。1929年,德国科学家赫尔曼·外尔指出,当质量为零时,狄拉克方程描述的是一对重叠的具有相反手性的新粒子,即外尔费米子。这种神奇的粒子带有电荷,却不具有质量,因而具有确定的手性(指一个物体不能与其镜像相重合,如我们的双手,左手与右手互成镜像,但不能重合)。
但是80多年过去了,科学家们一直没有能够在实验中观测到外尔费米子。直到2015年1月初,中科院物理所方忠研究员带领的研究组与普林斯顿大学研究小组合作,从理论上预言了在以砷化钽为代表的一批材料中存在着外尔费米子。此后,这个理论预言经过实验得到了进一步验证。
在研究过程中,翁红明发挥了至关重要的作用。他从发表于1965年的一篇实验文献中受到启发,并通过第一性原理计算,初步认定砷化钽晶体等同结构家族材料可能是无需进行调控的、本征的外尔半金属。这类材料能够合成,没有磁性,没有中心对称,是实验制备、检测都非常便捷的绝佳材料。
翁红明说:“这一发现的难度在于,从众多材料中找到合适的对象犹如大海捞针,必须对外尔费米子和材料物理特性都有相当认识才行。”
在外尔费米子被发现的一年后,翁红明和同事们又进一步“预言”:在一类具有碳化钨晶体结构的材料中存在三重简并的电子态。
2017年6月,这个新预言被实验证实,三重简并费米子被首次观测到。这是物理所科研团队继拓扑绝缘体、量子反常霍尔效应、外尔费米子之后,在拓扑物态研究领域取得的又一次重要突破,引起国际物理学界广泛关注。
成绩源于多年的深耕积累。翁红明很享受在物理所工作的经历:“这无关荣誉,我找到了更感兴趣、更加深入的研究领域和方向。”
自由思考、厚积薄发,一直是翁红明喜欢的学术氛围。他所追求的不是多发表文章,而是能攀登科学高峰,真正对人类文明有所贡献。
科研仅靠一个人或一个小组的力量是不够的
作为理论物理学家,翁红明专攻量子材料的计算和设计。
物理学通常分成两大类,即理论物理和实验物理。理论物理通过理论推导和公式推算得出的结论被称为“预言”,“预言”必须通过实验验证才能成为国际公认的科学事实。
在翁红明看来,他接连获得的几次重大发现,都离不开与同事们的通力合作。这,也是他做科研一直特别重视的一点。
“理论预言、样品制备和实验观测,这三个环节缺一个都不行。”翁红明说,“在当今科学领域细分程度非常高的情况下,科研仅靠一个人或一个小组的力量是不够的。当有重要任务目标时,我们几个小组紧密合作,在理论、样品、实验等环节实现了环环相扣、无缝对接。”
在许多人的想象中,理论物理学家的工作,就是每天独自埋头在稿纸堆里计算推演,然后坐着冥思苦想、灵光乍现。
但翁红明认为,计算推演的确要做,思考分析也不可少,但和同行们的交流也非常重要。他每天上班的第一件事就是查看和了解国际上最新的科研进展,然后分析、思考、计算,再把自己的想法跟同事们交流。“很多时候,我的一些想法,或者说突然的一些灵感,其实都是在思考、交流和工作过程当中产生的。”
“发现三重简并费米子”这一成果,就源于翁红明和石友国、钱天两位同事一次喝咖啡时的思想碰撞。
物理所的咖啡厅在学术界享有盛誉,不但因为咖啡好喝,也因为常有科研人员汇聚在此畅聊科学、各抒己见,聊着聊着,灵感经常“火花四射”。
和大家一样,翁红明、石友国和钱天工作之余也喜欢在咖啡厅一聚。翁红明有什么新想法会第一时间告诉他俩;石友国和钱天在实验过程中有什么新发现或疑惑,也会第一时间反馈给翁红明。
“闲聊中就能交换信息,我们的交流是完全敞开的,毫无保留地让大家知道彼此做了什么。”翁红明说。
翁红明告诉记者,在科研道路上,自己非常珍视的成功秘诀有两个,一个是注意总结和积累,另一个就是跟别人多交流。
“目前我努力发展基于大数据和人工智能的凝聚态物质科学研究,其实也是基于这两点考虑,因为所有人的知识积累都体现在这些数据当中。”翁红明说。
做研究应该抓住一些更新奇、更本质的问题
1977年,翁红明出生在江苏泰兴一户普通人家。他的父母都是农民,家里还有一个姐姐。
初中开始,翁红明第一次接触到物理,从此便沉迷其中。“物理让我对周围的世界有了更深入的了解和认识。”翁红明说。
兴趣是最好的老师。对物理的热爱,指引着翁红明叩开了物理科学的大门。
1996年,翁红明参加高考。在填报志愿时,他毫不犹豫地将所有的志愿都填上了物理。最终,他如愿被南京大学物理系录取。
南京大学的物理系在凝聚态物理领域积淀很深。翁红明在这一领域进行相关知识的学习与研究,一学就是9年,直到博士毕业。毕业后,他去了日本的东北大学金属材料研究所做博士后研究,主要研究各种材料的导电性质。
到日本一年半后,翁红明萌生了转换研究方向的想法。
“我想要转到计算方法和程序的发展上,这是凝聚态物理领域中一个最基础也是最具有核心竞争力的方向。”翁红明说,“如果想要在这个领域有长远发展,就要在这个方向上有一定的积累。”在他看来,静下心来探索重要的基础科学问题,要比做一些“短平快”研究更有意义。
想归想,但真正下定决心,翁红明也经过了一番纠结。
他坦言:“当转到一个更基础的方向,也意味着你在未来的几年甚至是更长的时间里都需要耐得住坐冷板凳。所以必须做好思想准备,去做一些积累性的工作。”
2008年,翁红明的人生又有了一次重大转折。
那一年,物理研究所研究员、博士生导师方忠到日本访问交流,翁红明跟他进行了深入的交谈和讨论。
翁红明告诉记者:“他跟我介绍了当时做的一项很有意思的工作。虽然我那时并没有很深刻的理解,却受到很大的启发——做研究应该抓住一些更新奇、更本质的问题。”
在方忠的影响下,2010年,翁红明决定回到国内,入职物理研究所,成为方忠团队的一名成员。
翁红明说:“每个人在一生当中可能会跟很多人交往交谈,但在人生重要转折时刻能够给你启发的却不多。能有这样的机遇去跟方忠老师交流并受到启发,我觉得这是非常宝贵和幸运的。”
在新的一年里,翁红明说自己有很多研究工作要做,尤其是如何在拓扑电子学器件研究方面取得突破,促使拓扑电子态理论变成可落地应用的技术。而这,需要跟器件和应用等方向的研究人员进行交流和讨论。
翁红明相信,拓扑时代的黎明时分正在临近。(记者 吴月辉)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)