薛晨陽：用“芯”感知世界

浩瀚深邃的大海，人類知之甚少。薛晨陽科研團(tuán)隊(duì)研制的MEMS矢量水聲傳感器，就像裝在水下的耳朵，海洋中的任何一絲響動(dòng)，都能被這只“耳朵”捕獲。它不僅可以獲得聲源的方位和強(qiáng)度信息，同時(shí)可以消除各向同性環(huán)境噪聲，更有利于水下目標(biāo)微弱聲信號(hào)的探測(cè)……

薛晨陽，中北大學(xué)教授，儀器科學(xué)與動(dòng)態(tài)測(cè)試教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，教育部“長江學(xué)者”特聘教授、國家杰出青年科學(xué)基金獲得者、國家百千萬人才工程“有突出貢獻(xiàn)中青年專家”、山西省“三晉學(xué)者”特聘教授、山西省“五一勞動(dòng)獎(jiǎng)?wù)隆鲍@得者、山西省勞動(dòng)模范……從小發(fā)明家到屢獲國家和省級(jí)科技發(fā)明獎(jiǎng)項(xiàng)，他所帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)已研制出應(yīng)用在海洋、醫(yī)療等領(lǐng)域的傳感器。

1、從小發(fā)明家到國際名校高級(jí)訪問學(xué)者

“我從小就比較喜歡物理，初中就可以自己做收音機(jī)，當(dāng)時(shí)學(xué)校的物理老師張大偉對(duì)我也特別關(guān)照，而我也總是問一些超出課本大綱的問題?！毖Τ筷栒f。

想法、結(jié)構(gòu)巧妙的小發(fā)明———力矩測(cè)試儀，讓薛晨陽在高中階段發(fā)明比賽中獲得二等獎(jiǎng)。自那以后，薛晨陽把自己的臥室打造成“實(shí)驗(yàn)室”，所有的零花錢都用在購買儀器設(shè)備上。這為他日后的科研之路，奠定了基礎(chǔ)。

1990年，薛晨陽考取山西大學(xué)物理系，四年后又在山西大學(xué)光電研究所攻讀量子光學(xué)及激光技術(shù)專業(yè)碩士學(xué)位，師從彭堃墀院士。也是從那時(shí)起，薛晨陽接觸到了人生中第一個(gè)科研項(xiàng)目——量子光學(xué)強(qiáng)度差壓縮態(tài)實(shí)驗(yàn)。兩年的實(shí)驗(yàn)室生活讓薛晨陽初嘗科研不易，無數(shù)次失敗、無數(shù)次從頭再來，讓他體會(huì)到前所未有的煎熬?！懊看味际菨M懷希望地去做，每次都以失敗告終，一次次推倒重來，也幾度感到心灰意冷，但我堅(jiān)信，這就是我自己的路，再難也要咬牙走下去。”最終，薛晨陽完成了實(shí)驗(yàn)，取得了創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

2003年10月，薛晨陽在希臘雅典國立科技大學(xué)獲得半導(dǎo)體材料專業(yè)博士學(xué)位;2008年，作為高級(jí)學(xué)者訪問英國牛津大學(xué);2011年，又前往美國麻省理工學(xué)院微系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室做高級(jí)訪問學(xué)者。異國求學(xué)生涯，讓薛晨陽體會(huì)到國外科研工作者的嚴(yán)謹(jǐn)，無論是實(shí)驗(yàn)研究，還是論文撰寫，每個(gè)細(xì)節(jié)都要求精益求精。國外異常活躍的學(xué)術(shù)氛圍也讓薛晨陽受益匪淺，為他日后回國開展科學(xué)研究拓寬了思維廣度。

薛晨陽說：“人總應(yīng)該要有目標(biāo)，并且為了這個(gè)目標(biāo)要持續(xù)不斷地努力，不管遇到什么樣的挫折，也要繼續(xù)爬起來，只有持續(xù)不斷地努力，才可以戰(zhàn)勝失敗。”在海外求學(xué)多年的他毅然放棄國外高薪聘請(qǐng)，堅(jiān)持回到家鄉(xiāng)山西，為祖國科學(xué)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。2016年底，薛晨陽被選為長江學(xué)者特聘教授，成為當(dāng)年山西省唯一入選的長江學(xué)者，也是山西省第八位長江學(xué)者。

2、三尺講臺(tái)傳承創(chuàng)新精神

從2003年起，薛晨陽堅(jiān)守在實(shí)驗(yàn)室崗位，幾乎每天都是最后一個(gè)離開。他非常重視學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，從項(xiàng)目申請(qǐng)到器件的設(shè)計(jì)、加工、制作，再到最后的論文撰寫，從不干涉學(xué)生的獨(dú)立思考，讓學(xué)生們大膽地放手去做。經(jīng)過十余年的研究，薛晨陽團(tuán)隊(duì)研制出獨(dú)具特色的MEMS矢量水聲傳感器，在海底水聲探測(cè)以及海洋湍流剖面測(cè)試方面發(fā)揮出令人驚嘆的效用，受到各方專家贊譽(yù)。

目前，MEMS水聲傳感器已實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)和銷售，成為中國最早實(shí)現(xiàn)工程化應(yīng)用的MEMS矢量水聲傳感器。該成果獲得了2010年國家科技發(fā)明二等獎(jiǎng)。在此基礎(chǔ)上，還研制出基于MEMS技術(shù)的聲目標(biāo)探測(cè)線陣和水下成像系統(tǒng)，將水聲傳感器發(fā)展到傳感網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)技術(shù)，應(yīng)用于國家科技部海底觀測(cè)試驗(yàn)網(wǎng)和水下避障。

2015年3月，作為項(xiàng)目首席專家，薛晨陽聯(lián)合19家研究單位，牽頭獲批國家863計(jì)劃“多功能硅基微納器件及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造”主題項(xiàng)目。目前，863項(xiàng)目成果無線無源傳感監(jiān)測(cè)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于工業(yè)機(jī)械設(shè)備安全生產(chǎn)等領(lǐng)域。

2017年，薛晨陽作為負(fù)責(zé)人聯(lián)合中國海洋大學(xué)獲批國家重大科研儀器研制項(xiàng)目“基于MEMS技術(shù)的全海深湍流混合矩陣式剖面觀測(cè)儀器研究”。這一項(xiàng)目成功后，可實(shí)現(xiàn)全海深湍流混合的水平時(shí)空同步化立體觀測(cè)，優(yōu)化湍流相干結(jié)構(gòu)與多尺度耦合精細(xì)研究，進(jìn)一步搭建深海湍流混合的物理數(shù)學(xué)模型，對(duì)于突破海洋觀測(cè)局限性、提高深海研究能力等國家急需的重大科研需求有重大的科學(xué)意義與社會(huì)價(jià)值。

薛晨陽的團(tuán)隊(duì)還與多家駐晉國防企業(yè)和煤礦生產(chǎn)企業(yè)開展產(chǎn)學(xué)研合作，促進(jìn)軍轉(zhuǎn)民的技術(shù)融合，取得了豐碩成果。

2018年，在MEMS矢量水聲傳感器研制基礎(chǔ)上，薛晨陽和他的團(tuán)隊(duì)研制出應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域的MEMS電子聽診器。這個(gè)設(shè)備能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)醫(yī)生的耳朵，克服了傳統(tǒng)聽診器聲阻抗匹配差等弊端，可獲知人體內(nèi)臟細(xì)微的聲音，并可以將數(shù)據(jù)上傳到網(wǎng)絡(luò)，對(duì)人體健康狀況進(jìn)行分析，促進(jìn)醫(yī)療器械的普及和心血管疾病前期篩查。目前，設(shè)備在解放軍總醫(yī)院、山西醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院、陽煤集團(tuán)總醫(yī)院進(jìn)行了相關(guān)的測(cè)試和臨床驗(yàn)證，具有良好的臨床推廣應(yīng)用前景。薛晨陽團(tuán)隊(duì)與陽煤集團(tuán)簽訂了“基于MEMS技術(shù)的心電、心音原位同步智能監(jiān)測(cè)儀”項(xiàng)目，促進(jìn)了診療裝備的開發(fā)，體現(xiàn)了軍轉(zhuǎn)民的技術(shù)融合，在山西省創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型等方面作出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

“老實(shí)說，我們做的這種應(yīng)用只是一個(gè)很小的領(lǐng)域，不管是給國家還是老百姓的生活，只要能帶來一些方便，對(duì)于一個(gè)普通科技工作者來說，已經(jīng)是非常了不得的事情，這就是很大的欣慰了?！被厥走^往歲月，直面理想和成績，薛晨陽謙遜地說。