時墨

復旦大學應用表面物理全國重點實驗室是由我國著名物理學家謝希德先生親自倡導建立的實驗室，于1992年12月底通過國家驗收并正式對外開放，至今已走過三十多年的歷程。

實驗室以表面物理學的概念、理論和方法為基礎，在凝聚態(tài)物理、光物理、材料科學、信息科學的前沿開展基礎研究及中遠期應用研究。圍繞新型半導體、磁性、關聯(lián)體系、人工超構材料和新能源材料等研究領域的重大科學問題及未來應用設立主要研究方向，應對國家重大需求。

這個夏日的幾乎每一天，在復旦大學江灣校區(qū)物理樓里，實驗室張遠波教授的團隊成員們都在眼前的這臺設備前忙碌。它叫做“二維器件真空制備系統(tǒng)”，由張遠波教授團隊自主研發(fā)。系統(tǒng)里是一塊極致的“凈土”。在二維樣品制備過程中，超高真空環(huán)境最大程度地保護樣品的表面，保證二維材料表面和界面的清潔。這個超高真空二維器件制備系統(tǒng)的本底真空度好于3×10-10mbar。在這樣的真空度下面，原子厚度的樣品不會發(fā)生氧化變質(zhì)，從而能夠展現(xiàn)本征的量子物性。

實驗最后得到的樣品名叫“二維黑磷場效應晶體管”，雖然小到肉眼看不見，但它卻可能在微納、光電器件方面顯示出很大潛力。近年來，二維黑磷吸引了眾多實驗室的關注。材料雖好，但亦有多個問題挑戰(zhàn)著全球的科學家們，例如大尺寸高質(zhì)量二維黑磷的合成難題、環(huán)境穩(wěn)定性差等。

此前，張遠波團隊和合作者解決了高質(zhì)量黑磷晶體生長、二維黑磷器件制備等難題，開辟了二維黑磷這一新的研究方向，推動了二維材料領域的發(fā)展。相關論文作為二維黑磷研究的“開山之作”，引發(fā)了包括物理、材料、電子等多個領域內(nèi)二維黑磷的基礎與應用研究。

應用表面物理全國重點實驗室是凝聚態(tài)物理研究的超級基地，聚焦研究固態(tài)和液態(tài)材料的宏觀與微觀物理性質(zhì)，是物理學一級學科下屬的核心二級學科，以發(fā)現(xiàn)新物態(tài)、探索演生現(xiàn)象、理解重大物理現(xiàn)象的機理、利用物態(tài)調(diào)控實現(xiàn)相關應用為根本目標。例如，高溫超導、（分數(shù)、反常）量子霍爾效應、巨磁阻效應、準晶體、拓撲相與拓撲新物態(tài)等等。為何如此重要？是因為它許多重要發(fā)現(xiàn)直接推動了當代信息科學的飛速發(fā)展。晶體管、集成電路、CCD、巨磁阻存儲等技術的突破不僅贏得了諾貝爾物理獎的殊榮，還直接促成了快速計算與高密度存儲的高端芯片的構筑，為人類進入現(xiàn)代化信息社會奠定了關鍵基礎。凝聚態(tài)物理對人類所面臨的能源問題的解決也至關重要。

故而，實驗室是基礎研究之重鎮(zhèn)，亦是國之重器。

實驗室確定了以下四個主要研究方向：1、表界面中的非常規(guī)超導與強關聯(lián)物理，2、拓撲物理與低維電子體系，3、低維磁性與自旋電子學，4、受限體系的物態(tài)表征與調(diào)控。它們涵蓋了凝聚態(tài)物理研究的最前沿領域，既有各自需要解決重大前沿科學問題，又對標國家重大應用需求。在基礎研究物理前沿做出有重要國際影響力的原創(chuàng)性成果的同時，將基礎成果應用于信息、能源、生物醫(yī)療、國家安全等國家重大需求領域，旨在打破國外技術壟斷。

新民晚報記者打開復旦應用表面物理全國重點實驗室的網(wǎng)頁，發(fā)現(xiàn)今年這里已產(chǎn)生多項科研成果，比如物理學系教授吳義政課題組和理論物理與信息科學交叉中心教授袁喆課題組深度合作，首次清晰揭示磁動力學中自旋角動量耗散的微觀過程，闡明軌道激發(fā)在自旋耗散中發(fā)揮的關鍵作用，進一步精準解析出鐵的費米面不同電子能帶對磁阻尼的具體貢獻；復旦物理系張童、中科大封東來團隊與南京大學王銳課題組、中科院物理所董曉莉課題組合作，利用高分辨率隧道譜學結合輸運測量與模型計算，揭示了超導體磁通釘扎的微觀機理……

在實驗室的電子顯微鏡下，科學家正忙著厘清原子排列、解析周圍磁場、分析熱力效應。短時間內(nèi)，我們或許無法看出這些與普通人理解的科技發(fā)明如何相關，可事實上，這里就是當今我們享受到的無數(shù)現(xiàn)代科技成果的源頭。

原標題：《實驗室的故事｜這個夏日，探索新材料的極限》

欄目王蕾圖片來源：新民晚報記者陶磊

來源：作者：新民晚報張炯強陶磊

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