新華日?qǐng)?bào)·交匯點(diǎn)記者 張紅
“不追求轟轟烈烈的研究成果，而是在自己喜歡的專業(yè)領(lǐng)域，堅(jiān)持不懈地研究下去，享受這個(gè)過(guò)程中新發(fā)現(xiàn)新突破帶給自己的樂(lè)趣”，2006年，從國(guó)外歸來(lái)后，南京大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院金飚兵教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，潛心于超導(dǎo)與太赫茲電子學(xué)領(lǐng)域研究，在太赫茲波的產(chǎn)生與調(diào)控等方面取得了突破性的研究成果，為太赫茲波的未來(lái)應(yīng)用提供技術(shù)創(chuàng)新和方法支持。
源于熱愛(ài)，執(zhí)著研究方向的奇妙突破
“1982年我進(jìn)入南大物理系學(xué)習(xí)，當(dāng)時(shí)的專業(yè)是無(wú)線電物理，到1984年5月，無(wú)線電物理專業(yè)和聲學(xué)專業(yè)等從物理系分出來(lái)，成為信息物理系，科研和人才培養(yǎng)重點(diǎn)也轉(zhuǎn)向與電子信息領(lǐng)域相關(guān)的新材料、新器件和新技術(shù)領(lǐng)域，信息物理系后來(lái)演變成電子科學(xué)與工程系和現(xiàn)在的電子科學(xué)與工程學(xué)院，等于說(shuō)我們是南大最早一批電子科學(xué)與工程方向的學(xué)生。后來(lái)我的研究方向是超導(dǎo)電子?！苯痨榻B說(shuō)。
（圖片由受訪者提供）
“在德國(guó)工作期間，我開(kāi)始接觸一些太赫茲波測(cè)量方面的工作。2006年底回國(guó)后，在吳培亨院士的指導(dǎo)下，正式開(kāi)始了太赫茲波科學(xué)與技術(shù)的研究工作。太赫茲波是一種超高頻率電磁波，是目前國(guó)際上學(xué)術(shù)前沿的研究方向。多年來(lái)，我們一直在探索，一直在尋找好的太赫茲波產(chǎn)生、調(diào)控和探測(cè)的方法，正是因?yàn)橄矚g，在遇到困難時(shí)，都能堅(jiān)持下去，不斷前行”。
對(duì)這一研究的堅(jiān)持也源于科研的奇妙和難以預(yù)測(cè)?！拔以诘聡?guó)于利希研究中心工作近五年，該中心有位著名科學(xué)家格林貝格爾，他是自旋電子學(xué)學(xué)科的開(kāi)創(chuàng)者之一，也是2007年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者。運(yùn)用他發(fā)明的技術(shù)，我們現(xiàn)在才可能有如今體積小、容量大的固態(tài)硬盤(pán)，它深刻地改變了人們的生活。當(dāng)年我經(jīng)常在中心的餐廳里看見(jiàn)他排隊(duì)就餐，并與許多同事討論問(wèn)題，他看上去和藹可親。而我當(dāng)時(shí)的研究方向是超導(dǎo)器件的微波和太赫茲表征，與他的研究方向完全不同。但從2018年起，我開(kāi)始把太赫茲技術(shù)與自旋電子學(xué)結(jié)合起來(lái)，首次在常溫和無(wú)磁場(chǎng)的情況下，在反鐵磁材料中觀察到超快自旋電流的產(chǎn)生。我的研究與格林貝格爾的研究產(chǎn)生了交集，這是當(dāng)時(shí)我沒(méi)有預(yù)料到的，科學(xué)的世界就是這么奇妙?！?
團(tuán)隊(duì)合作，前沿研發(fā)領(lǐng)域的不斷開(kāi)拓者
在德國(guó)等國(guó)家工作幾年后，金飚兵回到母校南京大學(xué)工作，一直從事太赫茲科學(xué)與技術(shù)方面的研究工作。他和他的團(tuán)隊(duì)一起搭建了多物理場(chǎng)太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，該平臺(tái)是國(guó)內(nèi)首套可進(jìn)行極低溫和強(qiáng)太赫茲場(chǎng)激發(fā)的太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)，性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際水平。他們還采用在太赫茲頻段具有調(diào)諧特性的材料（相變材料、液晶），攻克了陣列化器件設(shè)計(jì)、微納加工工藝、串?dāng)_抑制、控制電路軟硬件開(kāi)發(fā)等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了太赫茲波幅度、相位等參量的可編程調(diào)制，研制出具有記憶功能和波束調(diào)控功能的可編程器件。在太赫茲光譜方面，他們利用超快激光脈沖泵浦反鐵磁/重金屬異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，檢測(cè)到了太赫茲輻射信號(hào)，證明了反鐵磁材料在零磁場(chǎng)下的超快自旋流的注入。該實(shí)驗(yàn)無(wú)需對(duì)反鐵磁薄膜施加外磁場(chǎng)，并且在室溫下實(shí)現(xiàn)超快自旋流的產(chǎn)生。這項(xiàng)研究被評(píng)為2021年中國(guó)光學(xué)十大進(jìn)展之一；面向生物傳感應(yīng)用需求，他們成功研制出高靈敏度太赫茲傳感器，并成功應(yīng)用到活細(xì)胞的凋亡檢測(cè)中，未來(lái)有望在生物學(xué)研究中獲得應(yīng)用。
（圖片由受訪者提供）
從不斷地研發(fā)到取得一次次成功，金飚兵和他的研究團(tuán)隊(duì)在這些項(xiàng)目上鉆研了將近15年。“技術(shù)層面的問(wèn)題，我們可以通過(guò)不斷地學(xué)習(xí)和反復(fù)地實(shí)驗(yàn)來(lái)補(bǔ)充提升。困難也可以一點(diǎn)一點(diǎn)去克服，正是因?yàn)槌掷m(xù)不斷的堅(jiān)持和對(duì)研究的熱愛(ài)，我們成為在國(guó)內(nèi)太赫茲領(lǐng)域領(lǐng)先的幾個(gè)團(tuán)隊(duì)之一，在國(guó)際上也有一定的影響力。這份成功不是我個(gè)人的，而是整個(gè)團(tuán)隊(duì)的。”金飚兵表示。
探求應(yīng)用場(chǎng)景，享受新發(fā)現(xiàn)新突破帶來(lái)的樂(lè)趣
目前，5G 技術(shù)在世界范圍內(nèi)已經(jīng)開(kāi)始大規(guī)模的商業(yè)部署，它采用微波信號(hào)作為信息的載體。太赫茲波的頻率比微波頻率高100-10000倍，這意味著太赫茲波通信是下一代無(wú)線通信技術(shù)的核心發(fā)展目標(biāo)之一，將帶給我們“無(wú)所不在的無(wú)線智能”。
“科研攻關(guān)時(shí)，要考慮的不能只是商業(yè)價(jià)值，還要考慮研究方向的學(xué)術(shù)價(jià)值以及未來(lái)對(duì)國(guó)家和社會(huì)發(fā)展有沒(méi)有貢獻(xiàn)。在研發(fā)過(guò)程中，我很享受新發(fā)現(xiàn)新突破帶來(lái)的樂(lè)趣?！苯痨吲d地告訴記者，雖然目前太赫茲技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景還在探索之中，處于基礎(chǔ)階段，但是這項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)卻一直在進(jìn)行中。
（圖片由受訪者提供）
“目前太赫茲技術(shù)有幾個(gè)可能的應(yīng)用點(diǎn)，一個(gè)是機(jī)場(chǎng)安檢，另一個(gè)是空間通訊?！庇捎跈C(jī)場(chǎng)X光機(jī)不能用于人體檢查，所以人體安檢大多采用人工的方法，靈敏度不夠。而用太赫茲技術(shù)做成的安檢機(jī)器，可以穿透織物，發(fā)現(xiàn)藏匿在衣服里面的危險(xiǎn)物品，且對(duì)人體沒(méi)有任何傷害。目前這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在美國(guó)的機(jī)場(chǎng)安檢中。而太赫茲技術(shù)在空間通訊上的應(yīng)用目前還只是在地面上做實(shí)驗(yàn)，還沒(méi)有發(fā)展到太空運(yùn)用的階段。
金飚兵表示：“太赫茲波的研究比較前沿，比較高端，也還有很長(zhǎng)的路要走，對(duì)于個(gè)人來(lái)說(shuō)，我選擇了這個(gè)科研方向，它又是我非常喜歡的，我就會(huì)不畏困難，堅(jiān)持走下去，一代代這樣走下去，總會(huì)有成果有收獲。”
