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李輝 | 探微觀世界,尋社會進步基石
一名科研學者的內(nèi)心世界是怎樣的?在周圍人看來,李輝是一名“工作狂”。大多時候,她都待在實驗室里,與那些精密的儀器相處,或沉浸在高深的理論及復雜的公式計算中,夜以繼日。對李輝而言,這是她最享受的狀態(tài),即完全投入科研工作中。

▲課題組成員畢業(yè)答辯合影,右二為李輝
多年來,華東師范大學精密光譜科學與技術(shù)國家重點實驗室研究員李輝,在這種極致專注的狀態(tài)下,開展著分子和微納體系中超快動力學的研究。她說,在科研領(lǐng)域,她更像一名攀登者,完全投入,不斷向更高處攀登,她要做一個永遠向上的人。憑借這份堅韌,她在微納體系超快動力學領(lǐng)域取得了一系列創(chuàng)新成果,并于2024年獲得了第二屆超快科學全球女科學家獎,成為這屆賽事中國區(qū)唯一獲獎選手,展示了中國女性科研工作者的颯爽風采。但她遠不滿足于這些,于她而言,攀登的最高處,是為國家、社會發(fā)展作出更多貢獻。
踏進科研大門
李輝的科研之路始于南開大學。
2003年,李輝結(jié)束高考,考入南開大學物理科學學院。入學當天,正值青春年華的她帶著大包小包的行李走到南開大學校門口,仰頭看,門匾上是毛主席曾經(jīng)題下的“南開大學”四字。
這座歷史悠久,幾乎與《新青年》雜志同一時期成立,又在戰(zhàn)亂時期經(jīng)歷過南下遷移的學府,不僅延承了其成立之初愛國、報國的意志,而且學風濃厚、學術(shù)嚴謹,在科研投入方面更是傾盡全力,科研設(shè)備之先進,在國內(nèi)也屬領(lǐng)先。
李輝進入南開大學后,學校悠久的思想傳承,培養(yǎng)了她學術(shù)報國的發(fā)心。濃厚的學習氛圍,加強了她的競爭意識。她回憶道,初入學時,她在同級的成績平平,意識到這一點后,她便養(yǎng)成了起早貪黑苦學的習慣。經(jīng)過4年追趕,她在畢業(yè)前排名專業(yè)前三。2007年,李輝憑借自身過硬實力保研南開大學泰達應(yīng)用物理學院,正式走進超快光學的科研大門。她說,在當時,關(guān)于超快光學的研究屬于成本比較高的科研方向,例如科研所需要的飛秒激光器,在當時非常昂貴。但幸運的是,南開大學恰好擁有這樣的實驗條件。可以說,是南開大學為李輝打開了此后幾十年的科研大門。
在南開大學的7年里,李輝憑借大量的科研實驗,沉淀了扎實的科研功底。同時,她的科研視野也在不斷擴大。她放眼國內(nèi)外,了解到當時國內(nèi)的科研水平與國外相比,仍有一定差距,為讓科研之路走得更遠,她決定去海外求學。
2010年,李輝向德國馬克斯·普朗克量子光學研究所投遞簡歷,很快,對方回復給她一份特殊的面試邀請——邀請她前往歐洲,與研究所里的老師和同學們進行為期一周的深入學術(shù)交流。面試過程中,研究所馬蒂亞斯·克林(Matthias Kling)教授找到李輝,和她說“我非常愿意接受你做我的學生”,并為李輝提供了前往美國深造的機會,李輝欣然前往美國堪薩斯州立大學攻讀博士學位。
在美國堪薩斯州立大學,李輝在導師的推薦下,有幸結(jié)識了盧·科克(Lew Cocke)教授。這位70多歲的老教授是一位在強場物理超快動力學領(lǐng)域有著深厚造詣的學者。在他的指導下,李輝真正進入了強場物理研究領(lǐng)域。在堪薩斯州立大學期間,李輝的科研能力愈發(fā)成熟,視野不斷擴大,導師也感慨于她的進步速度之快與科研韌性之堅。后來,克林教授回德國發(fā)展,將李輝一同帶回德國馬普所。那是一個在阿秒科研領(lǐng)域位于世界頂尖地位的科研團隊,團隊的領(lǐng)導者費倫茨·克勞斯(Ferenc Krause)教授由于在孤立阿秒脈沖技術(shù)方面所作出的卓越貢獻于2023年獲得了諾貝爾物理學獎。這里匯集了學界一流科研學者,在這里,李輝與大家通力合作,科研能力再上一層樓。
盡管李輝在國外的科研事業(yè)不斷上升,但她始終掛念著祖國的發(fā)展。2016年,她已接到美國國家實驗室的邀請,但她毅然拒絕,轉(zhuǎn)身回到中國,前往華東師范大學精密光譜科學與技術(shù)國家重點實驗室開展科研工作,利用自身科研能力投入祖國的發(fā)展建設(shè)中。
做永遠向上的人
回國這幾年間,李輝潛心致力于超快光場調(diào)控和測量技術(shù),聚焦分子和微納體系中的超快動力學的研究。華東師范大學作為國家“雙一流”高校,擁有多個國家重點實驗室,尤其是精密光譜科學與技術(shù)國家重點實驗室,為李輝的科研工作提供了極大的支持。
科研工作的目標是為社會帶來更多發(fā)展動力。李輝在介紹超快動力學時講道,超快動力學研究是揭示微觀世界物理機制、實現(xiàn)宏觀物性精準調(diào)控的重要基礎(chǔ),不僅是人類深入認識物質(zhì)世界及其運行規(guī)律的關(guān)鍵手段,而且可為新型應(yīng)用器件研發(fā)提供創(chuàng)新原理和前沿技術(shù)支持。在當下,各國經(jīng)濟社會發(fā)展亟需新的科學技術(shù)作為突破點時,微觀物理機制的發(fā)現(xiàn)就尤為重要,有望從底層機理的發(fā)掘中產(chǎn)生顛覆性的技術(shù)發(fā)展。為此,李輝開展了一系列研究,并取得眾多創(chuàng)新性成果。
例如凝聚態(tài)物理中有一個分支,研究激子極化激元,這是一種半光半物質(zhì)的玻色準粒子,能夠在高溫下實現(xiàn)凝聚,從而形成宏觀量子態(tài)。極化激元凝聚過程中存在豐富的物理特性,且可以實現(xiàn)多種器件功能,具有廣泛的應(yīng)用前景。但室溫下凝聚過程發(fā)生非常快,受時間分辨能力的限制,以往人們主要探索低溫條件下微腔激子極化激元凝聚過程,因此制約了室溫應(yīng)用器件功能的發(fā)展。針對這一瓶頸,李輝自主發(fā)展了飛秒角分辨微區(qū)光譜成像技術(shù)。據(jù)李輝介紹,這項技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)微區(qū)發(fā)光能量、動量、位置、時間多維信息同步測量,時間分辨達到飛秒量級,突破了以往熒光測量中多維度和時間分辨精度難以兼得的技術(shù)瓶頸,與同類技術(shù)相比處于國際領(lǐng)先水平。目前,這一技術(shù)已成功應(yīng)用于微腔激子極化激元室溫超快動力學領(lǐng)域的前沿探索,取得了若干創(chuàng)新成果。研究團隊相繼實現(xiàn)了迄今最快的極化激元玻色-愛因斯坦凝聚(BEC)開關(guān)和邏輯門功能。
此外,李輝還在華東師范大學自主構(gòu)建了納米體系高速單幀動量成像系統(tǒng),實現(xiàn)了納米體系極端超快過程精準測量。眾所周知,納米尺度的光與物質(zhì)相互作用是發(fā)展未來高性能器件的重要基礎(chǔ),但如何在極端時空尺度下實現(xiàn)相互作用的精準操控,是目前學界最關(guān)注的問題。針對納米復雜體系微觀動力學精密測控這一關(guān)鍵科學問題,李輝將原子分子超快動力學研究中的技術(shù)和經(jīng)驗積累應(yīng)用于納米尺度的C60富勒烯大分子,首次實現(xiàn)了C60分子中多電子波包運動的阿秒調(diào)控,以及富勒烯分子中特異軌道的選擇激發(fā)和成像測量。值得一提的是,李輝還與強場物理國際知名專家、2023年諾貝爾物理學獎得主皮埃爾·阿戈斯蒂尼(Pierre Agostini)教授團隊合作,將先進的光致電子衍射(LIED)技術(shù)應(yīng)用于C60分子,以超高空間精度觀測到了納米級大分子骨架在飛秒光場激發(fā)下的超快微觀形變。目前,團隊的研究興趣主要集中在飛秒光場與納米結(jié)構(gòu)相互作用中表面分子的超快響應(yīng)方面。
時至今日,李輝已從當年初入大學時背影單薄的青澀女生,成長為超快動力學領(lǐng)域內(nèi)的一流學者。她說:“對我而言,科研就像攀登,我要做那個永遠向上的人?!?/p>
如今,盡管李輝已在超快科學領(lǐng)域取得了累累碩果,但她并不滿足于此。在李輝看來,對物質(zhì)微觀運動的研究,雖然離普通人的生活有點遠,但它是推動新技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。她希望,超快科學技術(shù)未來能夠推動物理學、化學、生物學、醫(yī)學等領(lǐng)域的發(fā)展,以此來造福人類。而這,才是她始終在攀登的高峰。
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