赤子傳
——記中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所研究員褚君浩

本刊記者　吳　彪

他，是中國自主培養(yǎng)的第一位紅外物理博士，發(fā)現(xiàn)了最完整的用于研制紅外探測器的碲鎘汞紅外本征光吸收光譜，發(fā)展了碲鎘汞能帶結(jié)構(gòu)理論和光躍遷理論，提出了碲鎘汞禁帶寬度、吸收系數(shù)、折射系數(shù)等多個有關(guān)碲鎘汞基本物理性質(zhì)的重要表達式，建立了窄禁帶半導(dǎo)體表面二維電子氣子能帶結(jié)構(gòu)理論，解決了碲鎘汞紅外焦平面材料器件研制中涉及窄禁帶半導(dǎo)體光電激發(fā)動力學(xué)的重要基礎(chǔ)問題，促進了我國航空航天紅外探測器技術(shù)的發(fā)展。

他，身為院士，心系科普，平均每月做1～2場科普報告、擔(dān)任《十萬個為什么》叢書《能源與環(huán)境》分冊主編、撰寫了近百篇科普文章，因在科普領(lǐng)域的杰出貢獻而獲得首屆“全國創(chuàng)新爭先獎?wù)隆薄?/p>

他，勇于承擔(dān)參政議政的社會責(zé)任，關(guān)注國家大政方針與科研領(lǐng)域的研究進展，積極為國家科技政策的制定建言獻策，促成多項國家相關(guān)法案的修訂與完善。

他，就是中國科學(xué)院院士、華東師范大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院院長、中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所研究員褚君浩。

褚君浩在光致發(fā)光實驗室

幼時啟蒙 終生追求

回顧褚君浩的科研生涯，他與紅外物理的結(jié)緣并非“一見鐘情”，而實屬無意之舉。

褚君浩的父親褚紹唐先生是我國第一位地理教育學(xué)碩士生導(dǎo)師，我國著名地理教育家、歷史地理學(xué)家。受父親影響，褚君浩從小就喜歡看家里訂閱的《科學(xué)畫報》《科學(xué)大眾》等科普雜志和科學(xué)家傳記，且動手能力極強，時不時做些小發(fā)明。小學(xué)五年級時，褚君浩做成了第一個科學(xué)小制作：一只“天文望遠鏡”。他找來兩塊一大一小的凹凸鏡片，再用硬紙板做成望遠鏡的外殼，裝配出一只“土土的”望遠鏡，用來看月亮比肉眼所見時放大了將近一倍。

上中學(xué)后，褚君浩迷上了物理學(xué)。在徐匯中學(xué)念初三時，他從圖書館借閱《從近代物理學(xué)來看宇宙》《眼睛和太陽》，以及天文學(xué)方面的教科書，高中時就閱讀了《原子物理學(xué)》《科學(xué)家奮斗史話》《相對論ABC》等科學(xué)類書籍。雖然只能讀懂小部分，但對科研的興趣已經(jīng)在少年褚君浩心里萌動。高二時，他開始寫論文探究一些問題，比如《相對—絕對觀念的初步探討》。

1962年高考時，褚君浩只填報了一個專業(yè)——物理。“當(dāng)時我的想法就是，非物理系不上！”值得注意的是，在上海師范學(xué)院物理系學(xué)習(xí)及接下來的10年物理老師生涯中，褚君浩感興趣的都是理論物理，對相對論、基本粒子等理論目眩神迷。

1978年我國恢復(fù)研究生考試，在中國科學(xué)院院士嚴東生先生的推薦下，褚君浩參加了中國科學(xué)院上海技術(shù)物理所的研究生錄取考試。盡管在物理領(lǐng)域?qū)W習(xí)、工作多年，但他一直接觸的多是理論物理，此次報考的卻是紅外及半導(dǎo)體物理。隔行如隔山，“我過去并不了解半導(dǎo)體材料學(xué)，也不能稱得上喜歡這個專業(yè)，而且我完全沒有接觸過半導(dǎo)體物理學(xué)，可以說是一個徹頭徹尾的‘門外漢’?！瘪揖普f。

但正是這位“門外漢”，硬是憑借本科學(xué)習(xí)打下的基礎(chǔ)自學(xué)了黃昆和謝希德的《半導(dǎo)體物理學(xué)》，將其中的公式來回推導(dǎo)，終至融會貫通，在半導(dǎo)體物理考試中取得90分的高分，以總分第二名的成績順利進入中國科學(xué)院上海技術(shù)物理所。他師從中國半導(dǎo)體科學(xué)和紅外技術(shù)開拓者之一、著名紅外物理學(xué)家、中科院院士湯定元，開始了在紅外物理領(lǐng)域的科研生涯。

那時，褚君浩跟隨湯先生研究遠紅外探測器材料碲鎘汞。攻讀碩士期間，湯先生交給了褚君浩一個難題——測量出碲鎘汞紅外本征光吸收光譜！要知道，這是一個世界級難題，當(dāng)時國內(nèi)外研究人員都未攻克，而湯先生將這個難題擺在了一個初窺門徑的碩士研究生面前。被導(dǎo)師交待了這樣一道“超綱”的題目，褚君浩卻并沒有惶恐不安，反而從容接下了任務(wù)，磨刀霍霍地展開了探索。一個輕描淡寫地布置了任務(wù)，一個淡然地接下，在旁人眼中不可思議的事情，這師徒倆卻順理成章地做了，并且成功了。

褚君浩說：“要做出碲鎘汞紅外本征光吸收光譜，必須要解決一個如何測量高吸收系數(shù)的問題，需要將材料磨到很薄的程度，而這就需要大量的樣品?！敝档米⒁獾氖?，這種樣品的價格十分昂貴，全數(shù)購買并不現(xiàn)實。所幸，當(dāng)時研究所里有其他的小組在生長這種材料，且自愿贈予褚君浩以供研究?！坝兴麄兲峁┑拇罅繕悠焚Y源作為后盾，我最終發(fā)現(xiàn)了碲鎘汞紅外本征光吸收光譜，解決了這個國際難題。”褚君浩說，“當(dāng)初同事給我的樣品袋我一直保存在辦公室的抽屜中，因為這不僅僅是一個個樣品，也是合作精神的體現(xiàn)?！?/p>

碩士畢業(yè)之際，褚君浩有了留學(xué)美國的機會，湯先生卻建議他在國內(nèi)攻讀博士繼續(xù)自己的研究方向，以求更進一步。當(dāng)時，國內(nèi)外的博士生待遇差距很大：在美國有兩萬多美金一年，而國內(nèi)是80多元一個月，一年約1000元人民幣。留美的誘惑不可謂不大，但褚君浩沒有動搖，而是選擇了留在國內(nèi)。1984年，他成為我國自主培養(yǎng)的第一位紅外物理博士。

1986年3月，受洪堡基金會邀請，褚君浩來到德國慕尼黑技術(shù)大學(xué)從事客座研究，在柯霍教授的實驗室參與半導(dǎo)體二維電子項目研究工作。當(dāng)時，在研究二維電子躍遷過程中，他遇到一個難題，即要求遠紅外激光器非常穩(wěn)定，而實驗室的遠紅外激光器非常不穩(wěn)定，每回做實驗時，幾乎連5分鐘也穩(wěn)定不了。不僅是他，德國的年輕博士們對此也一籌莫展。當(dāng)時他想出很多辦法反復(fù)實驗，經(jīng)過一連幾天的觀察、摸索，弄清了這臺儀器的運作原理和運作方式，在一周內(nèi)把儀器調(diào)節(jié)到可以連續(xù)穩(wěn)定工作6～8個小時，令一向嚴謹?shù)牡聡伺宸灰选?/p>

2014年榮獲十佳全國優(yōu)秀科技工作者（右二）

點線成面 榮譽等身

在褚君浩的心中，國家利益、社會責(zé)任始終擺在最重要的位置上。在德國兩年零10個月的時間里，他從事的研究項目與中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所原來的研究密切相關(guān)?！芭c國外相比，當(dāng)時國內(nèi)的研究條件很有限，我非常珍惜這個機會，利用外國先進的實驗設(shè)備，吸收他們先進的研究方法，那段時間的成果和經(jīng)驗對國內(nèi)今后的研究是一次很好的積累?！?/p>

也是因為對祖國科學(xué)發(fā)展的責(zé)任感，1988年，當(dāng)中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所召他回國時，褚君浩義無反顧地舉家回國。作為一名科研工作者，他始終牽掛著國家利益和社會責(zé)任，且義不容辭地身體力行。

回國后的褚君浩科研成果井噴，漸入佳境。其致力研究的碲鎘汞帶間躍遷光譜等14項結(jié)果，作為標(biāo)準數(shù)據(jù)和關(guān)系式被寫入《科學(xué)技術(shù)中的數(shù)據(jù)和函數(shù)關(guān)系》；獲得國家自然科學(xué)獎3次、部委級自然科學(xué)獎或科技進步獎10次；在擔(dān)任紅外物理國家重點實驗室副主任、主任期間，實驗室被連續(xù)4次評為國家A級實驗室。

具體而言，他發(fā)現(xiàn)了窄禁帶半導(dǎo)體碲鎘汞帶間光躍遷本征吸收光譜，發(fā)展了碲鎘汞能帶結(jié)構(gòu)理論和光躍遷理論，提出碲鎘汞禁帶寬度關(guān)系式，被國際上稱為CXT公式，獲得廣泛引用并認為與實驗結(jié)果最符合；建立了窄禁帶半導(dǎo)體表面二維電子氣子能帶結(jié)構(gòu)理論，發(fā)現(xiàn)碲鎘汞禁帶帶間躍遷、雜質(zhì)躍遷等基本光電躍遷特性，提出吸收系數(shù)、折射系數(shù)等多個表達式，確定了材料器件的光電判別依據(jù)；解決了碲鎘汞薄膜材料和焦平面列陣器件研制中涉及的重要基礎(chǔ)問題，發(fā)展了碲鎘汞材料器件設(shè)計理論。

2005年，褚君浩撰寫的《窄禁帶半導(dǎo)體物理學(xué)》中文版出版，湯定元院士在序中評價這本書是“全面綜述窄禁帶半導(dǎo)體有關(guān)研究成果的國際上第一本專著”。同年，褚君浩當(dāng)選中國科學(xué)院信息技術(shù)科學(xué)部院士。

多年來，他在碲鎘汞領(lǐng)域的研究由點到線，連線成面，最終取得了多個方面的創(chuàng)新成果，并運用于中國風(fēng)云衛(wèi)星、神舟飛船等紅外系統(tǒng)材料器件的研究，促進了半導(dǎo)體學(xué)科的發(fā)展，為我國紅外物理和技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展作出了貢獻。美國碲鎘汞物理化學(xué)國際會議主席A·Sher認為，褚君浩的成果“不僅趕上世界水平，而且在某些方面走在國際前列”。

近年來，其研究方向向鐵電薄膜材料傾斜，開展了鐵電薄膜材料物理和非制冷紅外探測器研究，成功研制了PZT、BST及PVDF鐵電薄膜非制冷紅外探測器并實現(xiàn)了熱成像。

作為博士生導(dǎo)師，褚君浩認為，在指導(dǎo)學(xué)生時，比傳授知識更重要的，是培養(yǎng)他們的探索精神?！耙胝嬲龊脤W(xué)問，首先要選好方向，這是研究的起點。在選擇之前做好調(diào)查，確定一個有前景的方向，一旦確定了，就不要輕易改變。其次就是在合作進程中要有團隊合作的精神；最后要在工作中找好切入點，切入點找得好的話，你會發(fā)現(xiàn)隨著研究的加深，越來越多的問題等待被解決，循序漸進地探索后，研究成果就連成了一片，形成自己的研究領(lǐng)域?！边@是他多年研究的心得，也是給學(xué)生們的指路明燈。這些年來，他已培養(yǎng)70多名博士，其中獲得全國百篇優(yōu)秀博士論文獎2名，中國科學(xué)院院長特別獎2名、優(yōu)秀獎2名。

2011年在科普作家協(xié)會召開的會議上發(fā)言

心系科普 矢志不渝

與大多數(shù)低調(diào)的科研人員不同，褚君浩的知名度很高。這個知名度，指的不是在同行中，而是在民眾中——他被民眾親切地稱為“心系科普的院士”。作為一位國際著名科學(xué)家，他并不滿足于科學(xué)研究的原創(chuàng)性探索，而是更熱心地將科學(xué)家的成果向公眾推廣，尤其注重科學(xué)家探索新知的精神在青年一代人中的培育和傳承。他說：“做科研只是一種能力的體現(xiàn)，而科普則會讓年輕科學(xué)家更多的能力得到鍛煉與發(fā)揮?！?/p>

關(guān)于自己的科普之路，褚君浩這樣描述：“做科普，先是有興趣，另外自己也能講講，到后來覺得是責(zé)任，再到后來覺得也是學(xué)問。”

褚君浩對科普的情感從幼年就扎根了。曾經(jīng)，科普讀物使他樹立成為科學(xué)家的夢想，是推動他走上科研道路的源動力之一。因此，褚君浩深知，好的科普作品，帶給人的不僅是知識和好奇心，更有縝密的邏輯思維、鍥而不舍的科學(xué)精神。他回憶說，當(dāng)時邊看書邊做筆記，記錄下點滴思考，至今他還保留著一本本泛黃的讀書筆記。

早在當(dāng)中學(xué)老師時，褚君浩就在報刊上發(fā)表了20多篇科普文章，出版科普著作。1978年，他加入上海市科普作家協(xié)會后，更是積極組織、參與各類科普活動。1986年，他在九三學(xué)社發(fā)起舉辦“科技與社會”論壇，策劃組織12場重要報告，請錢偉長、嚴東生、曹天欽等著名科學(xué)家為公眾解疑釋惑。這一系列科普講座逐漸使褚君浩的科普工作不再僅僅是個人化的興趣愛好，而成為上海乃至全國科普工作的重要組成部分。上海世博會期間，沈允鋼、郭重慶、楊雄里、范滇元、張永蓮、王恩多、褚君浩等多位院士以“九三學(xué)社上海市委科普講壇”顧問團的身份參與“相約名人堂——與院士一起看世博”活動，圍繞植物與城市生活、后世博上海經(jīng)濟社會發(fā)展、腦科學(xué)等話題，與市民分享前沿科學(xué)理念和思考。2012年，他組織舉辦“解讀科學(xué)類諾貝爾獎”系列科普報告會以及“回望阿西莫夫、繁榮原創(chuàng)科普”研討會等科普活動。

“我有個能耐，就是把復(fù)雜的東西講得簡單，把不容易懂的事情講得明白，做科普效果比較好?！瘪揖祁H有幾分自豪。曾做過多年中學(xué)老師的他，科普時十分講究因材施教，科普內(nèi)容也因人而異。他為不同聽眾群體量身制定科普報告：面對中小學(xué)生，他喜歡講科學(xué)家的小故事，激發(fā)他們探索科學(xué)的興趣；面對社會大眾，他聊科學(xué)常識，也聊“物聯(lián)網(wǎng)”等最新科技動態(tài)，解讀公眾對科學(xué)問題、社會現(xiàn)象的疑問；面對公務(wù)員、產(chǎn)業(yè)界人士以及各行業(yè)領(lǐng)軍人士，他講高科技發(fā)展趨勢，從光電信息獲取聯(lián)系到智慧城市建設(shè)，從光電能量轉(zhuǎn)換聯(lián)系到可再生能源和低碳城市建設(shè)，將科學(xué)的理念和思想傳播給他們，希望有利于決策制定的科學(xué)性。

褚君浩做科普很講究原則——立足于自己的科研領(lǐng)域做科普?！皼]有研究過的，我不隨便涉及。”但他也會拓展，從科學(xué)發(fā)現(xiàn)，到技術(shù)發(fā)明，到產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，最后到社會發(fā)展這個路線做科普。比如，他會講光電能量轉(zhuǎn)換、光電信息獲取等自己研究領(lǐng)域的內(nèi)容，同時還會拓展到物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、低碳等相關(guān)內(nèi)容。

“這是一條從科學(xué)發(fā)現(xiàn)，到技術(shù)發(fā)明，到產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，最后體現(xiàn)社會發(fā)展趨勢的拓展線路。”褚君浩說，這樣才能把科普的格局做大，眼界做寬，立意做高。“能做好科普的科學(xué)家，科研才可能有大格局。”褚君浩一直這樣教誨學(xué)生，因為能讓別人聽得懂專業(yè)艱深的東西并對之感興趣，說明自己對專業(yè)的理解一定十分透徹深厚，同時自己的邏輯表達也會受到訓(xùn)練，反過來促進科研能力的提升。

作為國家“973”項目首席科學(xué)家和多個國家重大項目負責(zé)人，褚君浩的工作日程安排得很滿，但只要有單位邀請他去做科普報告，他總是來者不拒：“時間擠擠總是有的，我愿意多做些科普工作，這也是院士應(yīng)盡的社會責(zé)任?！?017年，因在科普領(lǐng)域的杰出貢獻，褚君浩獲得首屆“全國創(chuàng)新爭先獎?wù)隆薄?/p>

從SPIE總裁J.Ralph處接受SPIE Fellow證書

參政議政 身體力行

褚君浩對于什么時期該做什么樣的事情有著明確的規(guī)劃：旅德期間，作為一名科研人員，他能做的就是貢獻自己的研究力量，因此受到中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所召喚時，他毅然回國；而在頂著“院士”的桂冠后，他感到自己可以為國家和社會做得更多，于是積極地參政議政，將一生所秉持的科學(xué)信念，深深地融入為國為民的濟世情懷中。

2002年，褚君浩擔(dān)任九三學(xué)社上海市委副主委、九三學(xué)社中科院上海分院委員會主委。2003年起，褚君浩連續(xù)擔(dān)任兩屆全國人大代表。說起參政議政，他認為這與科研工作并不沖突，“我覺得很有勁，參政議政是讓社會責(zé)任具體化，把科研環(huán)境的相關(guān)問題與它結(jié)合起來，既凸顯特色又有現(xiàn)實意義，給我這個發(fā)表意見的權(quán)利，我就應(yīng)該盡義務(wù)推動科研環(huán)境的改進、促進科技的發(fā)展”。

他積極宣傳光電技術(shù)在能源、環(huán)保領(lǐng)域的研究進展，先后提出可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展和政策方面的多項議案和建議，促成多項國家相關(guān)法案的修訂與完善?；趯怆娂夹g(shù)在智慧地球和低碳地球建設(shè)中的應(yīng)用研究，2009年褚君浩擔(dān)任上海市政府參事后，為上海市建設(shè)提出系列建議。他建議發(fā)揮科技優(yōu)勢，利用核心技術(shù)發(fā)展低碳經(jīng)濟，使上海世博會開成一屆低碳世博會，其報告得到溫家寶、李克強和韓正的批示。在“上海2010參事國是論壇”上，褚君浩作題為“科技創(chuàng)新促進上海低碳經(jīng)濟發(fā)展”的報告，指出“新技術(shù)是種子、政策是土壤”，呼吁大家關(guān)注新技術(shù)生長環(huán)境，特別是政策環(huán)境，指出只有良好政策土壤才能將優(yōu)秀技術(shù)種子孕育成更大成果。

在褚君浩看來，哪怕身份標(biāo)簽再多，他所做的不外乎3個部分——從事科學(xué)研究、向公眾普及科學(xué)知識、為國家科技政策的制定建言獻策?！斑@3件事情是我工作的3個方面，我主要研究物質(zhì)光電過程，做科普和參政議政都是在這個方向上展開，它們彼此關(guān)聯(lián)，相得益彰。”而在這3個身份之上，縈繞其中、始終不變的，是赤子般的濟世情懷。