腳踏實(shí)地的科研行路者
——記北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院物理電子學(xué)研究所副教授康寧

□ 劉婉茹

康寧

極端條件是指人們?nèi)粘Ｉ钪胁⒉淮嬖?、而且用通常的手段難以實(shí)現(xiàn)的某些物理條件，如極低溫、超高壓和強(qiáng)磁場等。在傳統(tǒng)科學(xué)日臻完善的今天，為了能制造出更多機(jī)遇以取得全新的突破，非常規(guī)的極端實(shí)驗(yàn)條件顯得越來越重要。

這一物理條件的發(fā)展和運(yùn)用，使得人們可以在實(shí)驗(yàn)室中發(fā)現(xiàn)并研究物理、材料、化學(xué)和生命科學(xué)中許多奇妙的新現(xiàn)象，為未來能源、信息和材料等領(lǐng)域中科學(xué)問題的研究和核心技術(shù)的解決提供了新的途徑，從而大大拓展了我們認(rèn)識自然、改造自然、造福人類的能力。

7年前，秉持著在這一領(lǐng)域研究中為我國的科研事業(yè)助力的初心，康寧來到了北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院物理電子研究所這一平臺。在平臺的支持下，他將研究領(lǐng)域集中在極低溫、強(qiáng)磁場條件下低維電子體系及其量子器件的表征和輸運(yùn)性質(zhì)研究，在基于超導(dǎo)—納米線復(fù)合器件的介觀輸運(yùn)實(shí)驗(yàn)研究、低維超導(dǎo)體系及其復(fù)合器件的量子輸運(yùn)性質(zhì)研究、石墨烯多端器件中的量子輸運(yùn)及其低維復(fù)合結(jié)構(gòu)的輸運(yùn)性質(zhì)研究中展開了一系列探索。研究初衷，多年未變。在與康寧的溝通中，我們深刻地感受到了一位當(dāng)代科研人的睿智與沉穩(wěn)、嚴(yán)謹(jǐn)與踏實(shí)。

科研逐夢 不懈前行

用更高的志向、更寬闊和長遠(yuǎn)的眼界，在科研世界里不懈奮進(jìn)，康寧的逐夢之旅，始終堅定。

本科畢業(yè)于南京大學(xué)物理系，之后康寧又獲得了中國科學(xué)院物理研究所理學(xué)博士學(xué)位。為了在科研領(lǐng)域有更多的突破，他先后在德國Konstanz大學(xué)物理系、日本東京大學(xué)固體物理研究所和巴黎十一大學(xué)固體物理實(shí)驗(yàn)室做博士后研究員。多年的海外研究經(jīng)歷，極大地拓寬了康寧的研究眼界。不管在何時何地，他總是能保持對科學(xué)研究不變的熱忱。全心投入到科研工作之中，他在科研方面也取得了一些創(chuàng)新性進(jìn)展。

在國外從事科研工作時，康寧研究了一些一維納米材料的相圖，為認(rèn)識一維材料的性質(zhì)以及后續(xù)的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)?？祵幈硎荆宏P(guān)于此類研究，我們都是屬于做得比較早的，因?yàn)槲覀兯龅难芯糠较蚨枷鄬^小，僅僅在研究領(lǐng)域內(nèi)，大家才會比較關(guān)心。但是，只要能夠?qū)⑺谘芯款I(lǐng)域的科研進(jìn)展往前推一點(diǎn)，就是科學(xué)研究的一個小進(jìn)步。

心系祖國 探索不息

科研工作者的夢想應(yīng)該與祖國的科研事業(yè)發(fā)展緊緊聯(lián)系在一起。2011年，結(jié)束了在國外多年的科研工作，康寧來到北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院物理電子學(xué)研究所任副教授，在極低溫、強(qiáng)磁場物理條件下低維電子體系及其量子器件的表征和輸運(yùn)性質(zhì)研究領(lǐng)域中探索前行。

在康寧回國之初，國內(nèi)從事這一領(lǐng)域研究的相關(guān)科研人員還比較少，而他也希望能在這一領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究中，為我國貢獻(xiàn)屬于自己的科研力量?；貒?，他一直在承擔(dān)極低溫、強(qiáng)磁場條件下測量平臺的建設(shè)任務(wù)。他告訴記者，極低溫條件下的實(shí)驗(yàn)研究，不是只需要一個儀器放在那就可以，在測量中，有許多細(xì)節(jié)問題都需要科學(xué)家進(jìn)行綜合考量，然后將科研儀器進(jìn)行改造。特別是在測量固態(tài)的電子器件時，其對微弱信號的要求很高，在建設(shè)平臺時，康寧及其團(tuán)隊成員還要將這些因素考慮在內(nèi)，以滿足他們做一些量子器件研究的需要。研究平臺的建設(shè)是康寧及其團(tuán)隊成員心血的結(jié)晶，雖然國內(nèi)在相關(guān)領(lǐng)域的研究中起步比較晚，研究技術(shù)積累得還不是很夠，但是康寧及其團(tuán)隊成員由衷地希望能通過自己在研究領(lǐng)域中所做的一些努力，為推動我國相關(guān)領(lǐng)域研究的進(jìn)步而不斷前行。

2014年，康寧主持的國家自然科學(xué)基金項目“基于石墨烯三端和多端納米器件的量子輸運(yùn)研究”正式開始研究。

在項目研究中，他們以探索和研究以石墨烯三端和多端彈道器件的量子輸運(yùn)特性和量子電子器件的研制為主要目標(biāo)。通過優(yōu)化石墨烯納米器件的微加工工藝，他們發(fā)展和完善了低溫、強(qiáng)磁場條件下的測量系統(tǒng)，并結(jié)合微弱信號的測量技術(shù)對器件的量子輸運(yùn)行為進(jìn)行細(xì)致的研究，理解石墨烯納米器件中電荷和自旋的散射過程及耦合機(jī)制，進(jìn)一步揭示出納米尺度下石墨烯材料的新奇量子特性。以此為基礎(chǔ)，他們終于通過設(shè)計和制備不同結(jié)構(gòu)的石墨烯三端和多端器件，研制新型多功能的石墨烯量子電子器件。

在項目進(jìn)行的4年間，他領(lǐng)導(dǎo)項目研究組按照預(yù)定的實(shí)施方案和技術(shù)路線，發(fā)展和完善了石墨烯量子電子器件所需的器件制備工藝和微弱信號測量技術(shù)，部分研究結(jié)果在國際上處于領(lǐng)先水平。其中主要研究成果包括：成功研制出了基于單層石墨烯的三端和多端器件，細(xì)致研究了不同尺度下器件的非線性效應(yīng)，在室溫下觀察到特征的非線性效應(yīng)，表現(xiàn)出石墨烯納米器件的室溫彈道輸運(yùn)特征。在研究中，他們進(jìn)一步在低溫強(qiáng)磁場下觀察到局域散射勢壘對量子霍爾邊界態(tài)散射的非對稱效應(yīng)；率先在國際上開展了基于過渡金屬碳化物及石墨烯異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的量子輸運(yùn)特性研究，發(fā)現(xiàn)了一種新型的二維超導(dǎo)體，并利用其與石墨烯異質(zhì)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)理想的超導(dǎo)接觸。實(shí)現(xiàn)了項目研究的創(chuàng)新性突破。

教學(xué)致研 孜孜不倦

科研之路并非一帆風(fēng)順，在實(shí)驗(yàn)平臺的建設(shè)過程中，康寧及其團(tuán)隊成員也遇到過一系列技術(shù)難關(guān)。不同于國外實(shí)驗(yàn)室在建設(shè)方面會有專門的技術(shù)人員輔助，康寧及其團(tuán)隊成員們?nèi)魏问露家H力親為，遇到問題了就自己去學(xué)習(xí)去鉆研，而正是因?yàn)檫@樣，他們在平臺搭建的過程中收獲了極大的成長。

科研之外，學(xué)生的培養(yǎng)工作也是康寧的工作重點(diǎn)。從事研究工作的初衷是什么？康寧一直在思考。在他看來，一名科研人一定要有發(fā)自內(nèi)心的對于科研工作的熱愛，只有這樣才能讓自己全身心投入進(jìn)去，特別是在本科生到研究生這一階段，這一轉(zhuǎn)變尤為重要。在日常的研究工作中，相較于在師長的位置上對學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)，他更注重與學(xué)生建立平等的合作關(guān)系。他說：“科研工作永遠(yuǎn)沒有固定的答案，需要不斷摸索前行，也許在共同解決科研問題的過程中，學(xué)生會收獲很大的成長，從而使他們覺得從事這一領(lǐng)域的研究工作更有趣味性。”

年輕的團(tuán)隊

科學(xué)研究不能急功近利，特別是在康寧所在的研究領(lǐng)域，他們經(jīng)常做一些小器件的輸運(yùn)研究，在顯微鏡下一呆就兩三個小時，有時候做了一個多月的樣品，可能在一兩分鐘之內(nèi)就壞了?！叭绻愿裆晕⒓痹暌恍蜁阶鲈讲?。雖然相對較慢的性格在現(xiàn)在的科學(xué)研究中有些‘格格不入’，但是總要有一些不同性格的人去做一些事情?！笨祵幷f。所以，他也始終告誡學(xué)生，在從事科學(xué)研究時不要太心急，只有腳踏實(shí)地深入到科學(xué)研究之中，科研成果才會“水到渠成”。

在國家將量子計算、量子信息方向列入國家戰(zhàn)略發(fā)展的背景下，未來，康寧還會在自己科研方向的基礎(chǔ)上，向著量子器件方面的研究不斷前行。而想要進(jìn)行這一領(lǐng)域的研究工作，超導(dǎo)方向的研究就起著至關(guān)重要的作用。現(xiàn)如今與石墨烯類等低維結(jié)構(gòu)特征的材料在低維納米電子學(xué)器件中有潛在的應(yīng)用前景，但其中復(fù)雜的物理現(xiàn)象諸如電荷密度波與超導(dǎo)的關(guān)聯(lián)?？祵幰蚕Ｍ軐⒊瑢?dǎo)與低維材料相結(jié)合，開展一系列探究工作。

2018年，其申請的自然科學(xué)基金面上項目“基于石墨烯/二維超導(dǎo)異質(zhì)結(jié)構(gòu)器件的量子輸運(yùn)研究”正式開展研究工作?，F(xiàn)如今，他和團(tuán)隊成員已經(jīng)馬不停蹄地投入到了下一個階段的研究中，為了新的科研目標(biāo)而進(jìn)發(fā)。

從事科研以來，康寧一直在科研世界里腳踏實(shí)地前行，在他身上我們可以看到很多中國科研人員的縮影——踏實(shí)、專注、沒有功利心。在國家經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的當(dāng)下，他仍會在自己的領(lǐng)域研究內(nèi)發(fā)光發(fā)熱，為了科研領(lǐng)域的點(diǎn)滴進(jìn)步而孜孜不倦！