前不久,37歲的姜昱丞首次以第一作者身份發(fā)表《自然》論文。這也是他所在的蘇州科技大學首次在《自然》亮相。
這篇論文澄清了凝聚態(tài)物理領域一個20余年來的誤區(qū),并構建了全新的理論模型和判定標準。
“其實在地方普通高校,一樣能做研究、出成果。”姜昱丞告訴《中國科學報》。從香港大學博士畢業(yè)后,他拒絕了“985”高校的橄欖枝,來到姑蘇古城的這所“雙非”院校。時間證明,這是一個幸運的選擇。
今年6月,姜昱丞升級為教授。在他看來,無論是評教授,還是發(fā)頂刊,重要的不是成就取得的那一刻,而是在短暫的熱鬧后,仍對科研保有持續(xù)的激情。
約定俗成的方法一定可靠嗎
這篇論文最初的靈感,起源于一次郊游路上的閑聊。
2022年春天,姜昱丞收到這篇論文的通訊作者、新加坡國立大學電子與計算工程系教授仇成偉的邀請,前往該校擔任訪問學者。
在一次驅(qū)車郊游的路上,駕駛座上的仇成偉漫不經(jīng)心地問姜昱丞:“美國麻省理工學院(MIT)那篇新論文,你覺得怎么樣?” 這一問,便開啟了兩人接下來一年多的工作。
那時,姜昱丞對仇成偉提及的新研究印象深刻:MIT物理學院Riccardo Comin團隊發(fā)表在《自然》上的論文,聚焦的正是姜昱丞的研究方向——二維材料的多鐵效應。
在大多數(shù)情況下,材料會表現(xiàn)出單一的“鐵性”,如鐵電性或鐵磁性,但這兩種性質(zhì)很少同時存在于同一材料中。所謂“多鐵材料”,指的是既具有鐵電性又具有鐵磁性,且這兩種鐵性存在某種形式耦合的材料。
目前,科學家在實驗室中合成了具有多鐵特性的材料,通常僅限于相對較大的三維材料樣本,二維材料中多鐵特性則尚無定論,這一直是當前凝聚態(tài)物理領域的熱點及難點。MIT的那項研究,則被認為發(fā)現(xiàn)了碘化鎳在其二維形式中具有多鐵性,首次證明了多鐵有序性可存在于二維材料中,這是構建納米級多鐵存儲位的理想維度。
“初步看來,證明的過程非常完美。”姜昱丞仔細研讀過那篇論文,實驗采用了多年來驗證材料鐵電性的通用方法。但他心里隱隱產(chǎn)生了一個大膽的疑問:約定俗成的方法一定可靠嗎?
在進一步的實驗中,姜昱丞和合作伙伴逐漸證實了這一猜測:過往所觀察到的光學信號響應不一定與鐵電相關,很可能是單一磁序引起的誤導性現(xiàn)象。這意味著,單憑全光學表征不能可靠判斷鐵電性存在。
這一發(fā)現(xiàn)澄清了多鐵領域20余年的驗證性誤區(qū),并通過理論模型構建與實驗驗證,提出了光學方法用于判定二維多鐵特性的全新標準。
短短3個月,姜昱丞團隊就完成了論文初稿,隨后的投稿流程也非常順利。論文被《自然》接收后,MIT的團隊也在《自然》正式發(fā)文承認了研究存在潛在缺陷,并表達了對姜昱丞團隊的感謝。
6位作者打破學科內(nèi)部壁壘
一個誤導學界多年的問題,如何被只有6位作者的小團隊解決?
姜昱丞告訴《中國科學報》,這項研究成功的秘訣,就是打破了學科領域內(nèi)部的壁壘。
“現(xiàn)在都提倡交叉、提倡跨學科的合作,但我們常常忽視的一點是,學科內(nèi)部的壁壘也很嚴重。”姜昱丞介紹,目前物理學領域已經(jīng)形成高度精細化的分工模式,“做磁學的不做光學、做光學的不做電學、做電學的不做光學”成為常態(tài)。
而這篇論文的6位作者,分別來自蘇州科技大學、電子科技大學和新加坡國立大學等單位,他們在光學、電磁、鐵性材料領域各有所長。姜昱丞感慨,如果沒有與同行的密切合作,這項研究根本無法完成。
就拿這次研究的第一作者姜昱丞、通訊作者仇成偉來說,雖然兩人都屬于凝聚態(tài)物理領域的學者,但在幾年前,兩人的研究方向并沒有交集,結識也實屬偶然。
4年前,姜昱丞與讀博時的師姐、上海大學副教授汪琳聚餐時,對方偶然聊起了一位同領域的老鄉(xiāng)——仇成偉。他的研究主要涉及多維度融合的結構表面和結構光操控,是光學領域內(nèi)知名的高被引學者。
師姐向姜昱丞建議:“要不你倆認識一下,說不定以后有合作機會。”
姜昱丞對仇成偉的大名早有耳聞,但面對師姐的熱心推薦,他心里直犯嘀咕:“我是做電學的,仇老師是做光學的,我們的研究能有啥交集?”
2019年底,姜昱丞就實驗中遇到的幾個光學問題,向仇成偉求助,兩人才漸漸展開科研交流。
“其實交流剛開始時,很難建立起對彼此的信任。”姜昱丞坦言。由于疫情原因,兩人起初的科研交流都是通過線上會議。對許多科研人來說,要把自己尚未發(fā)表的研究,和屏幕對面素不相識的同行交流,確實要考慮被搶發(fā)的風險。
隨著一次又一次的深入討論,姜昱丞和仇成偉逐步建立起信任,并成為亦師亦友的科研伙伴。值得一提的是,直到去年姜昱丞受邀訪學新加坡國立大學時,兩位合作密切的“網(wǎng)友”才第一次在線下見面。
如今發(fā)表的這篇論文,是姜昱丞和仇成偉合作的第3項研究的成果,而第4項研究正在路上。
選擇這里的3個理由
2016年,姜昱丞正式入職蘇州科技學院,同年,該校更名為蘇州科技大學。7年來,他被問過最多的問題就是,“你為什么選擇這里?” 對于這個問題,姜昱丞總結了3個原因。
第一,這里能保障科研的獨立性。
剛從香港大學博士畢業(yè)時,姜昱丞留校做了一年助理研究員,但依然很難找到做獨立的學術帶頭人的工作。當時,有許多知名高校向他拋來橄欖枝,但只有在蘇州科技大學,姜昱丞不僅能獨立使用價值2600萬元的實驗設備,還能自由選擇感興趣的研究方向。
在他看來,科研水平更多是個人能力的體現(xiàn),與學校排名無關,而在蘇州科技大學這樣的支持力度下,他獨立產(chǎn)出的成果并不比“985”高校的成果差。
第二,這里沒有任何考核壓力。
在蘇州科技大學,姜昱丞可以花5年時間做一個“天馬行空”的課題,也可以每學期只開兩次組會,對組內(nèi)學生一對一指導。即使是最初低產(chǎn)的幾年,學校也尊重姜昱丞的節(jié)奏,為他創(chuàng)造足夠?qū)捤傻膶W術氛圍。
“我并不怕考核,只是不喜歡為了考核而做學術的感覺。”厚積方能薄發(fā),如今,姜昱丞已迎來科研成果的井噴期,為學校實現(xiàn)了首篇美國《國家科學院院刊》論文、首篇《自然》論文的歷史突破。
第三個留下的原因則回歸了生活本身。
博士剛畢業(yè)時,姜昱丞和妻子經(jīng)歷了9年的愛情長跑,正在尋找安家落戶的城市。他們不僅要考察一所高校的學術氛圍,還要考慮一座城市的宜居程度。
相較于高消費的北上廣深,以“人間天堂”聞名的蘇州更符合他們對生活品質(zhì)的期待。
這篇論文發(fā)表后,姜昱丞對自己的獎勵是,花更多時間陪伴5歲半的女兒。閑暇時,他最享受的是為妻女下廚做“東北硬菜”,和女兒一起討論鯊魚有多少顆牙齒、天空為什么有云彩。
“我沒有想過賺很多錢,只要衣食無憂、做感興趣的科學問題就滿足了。”姜昱丞笑道。
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