薛晨陽：用“芯”感知世界

薛晨陽，中北大學教授，儀器科學與動態(tài)測試教育部重點實驗室主任。教育部“長江學者”特聘教授、國家杰出青年科學基金獲得者、國家百千萬人才工程“有突出貢獻中青年專家”、山西省“三晉學者”特聘教授、山西省“五一勞動獎?wù)隆鲍@得者、山西省勞動模范。

浩瀚深邃的大海，人類知之甚少。薛晨陽科研團隊研制的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，都能被這只“耳朵”捕獲。它不僅可以獲得聲源的方位和強度信息，同時可以消除各向同性環(huán)境噪聲，更有利于水下目標微弱聲信號的探測……

從小發(fā)明家到屢獲省級和國家級科技發(fā)明獎項，薛晨陽所帶領(lǐng)的科研團隊已研制出應用在海洋、醫(yī)療等領(lǐng)域的傳感器。作為十九大代表，薛晨陽既感榮譽，也身肩使命。

從小發(fā)明家到國際名校高級訪問學者

“我從小就比較喜歡物理，初中就可以自己做收音機，當時學校的物理老師張大偉對我也特別關(guān)照，而我也總是問一些超出課本大綱的問題。”薛晨陽說。

想法、結(jié)構(gòu)巧妙的小發(fā)明——力矩測試儀，讓薛晨陽在高中階段的發(fā)明比賽中獲得二等獎。從那以后，薛晨陽把自己的臥室打造成“實驗室”，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物理系，四年后又在山西大學光電研究所攻讀量子光學及激光技術(shù)專業(yè)碩士學位，師從彭堃墀院士。也是從那時起，薛晨陽接觸到了人生中第一個科研項目——量子光學強度差壓縮態(tài)實驗。兩年的實驗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，但我堅信，這就是我自己的路，再難也要咬牙走下去?！弊罱K，薛晨陽完成了實驗，取得了創(chuàng)新性的實驗結(jié)果。

2003年10月，薛晨陽在希臘雅典國立科技大學獲得半導體材料專業(yè)博士學位；2008年，作為高級學者訪問英國牛津大學；2011年，又前往美國麻省理工學院微系統(tǒng)實驗室做高級訪問學者。異國求學生涯，讓薛晨陽體會到國外科研工作者的嚴謹，無論是實驗研究，還是論文撰寫，每個細節(jié)都要求精益求精。國外異?；钴S的學術(shù)氛圍也讓薛晨陽受益匪淺，為他日后回國開展科學研究拓寬了思維廣度。

薛晨陽說，“人總應該有目標，并且為了這個目標要持續(xù)不斷的努力，不管遇到什么樣的挫折，也要繼續(xù)爬起來，只有持續(xù)不斷的努力，才可以戰(zhàn)勝失敗?！痹诤Ｍ馇髮W多年的他毅然放棄國外高薪聘請，堅持回到家鄉(xiāng)山西，為祖國科學發(fā)展貢獻力量。2016年底，薛晨陽被評選為“長江學者”特聘教授，成為當年山西省唯一入選的“長江學者”，也是山西省第八位“長江學者”。

三尺講臺傳承創(chuàng)新精神

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

目前，MEMS矢量水聲傳感器已實現(xiàn)批量生產(chǎn)和銷售，成為中國最早實現(xiàn)工程化應用的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。在此基礎(chǔ)上，還研制出基于MEMS技術(shù)的聲目標探測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)測技術(shù)，應用于國家科技部海底觀測試驗網(wǎng)和水下避障。

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

2017年，薛晨陽作為負責人聯(lián)合中國海洋大學獲批國家重大科研儀器研制項目“基于MEMS技術(shù)的全海深湍流混合矩陣式剖面觀測儀器研究”。這一項目成功后，可實現(xiàn)全海深湍流混合的水平時空同步化立體觀測，優(yōu)化湍流相干結(jié)構(gòu)與多尺度耦合精細研究，進一步搭建深海湍流混合的物理數(shù)學模型，對于突破海洋觀測局限性、提高深海研究能力等國家急需的重大科研需求有重要的科學意義與社會價值。

薛晨陽的團隊還與多家駐晉國防企業(yè)和煤礦生產(chǎn)企業(yè)開展產(chǎn)學研合作，促進軍轉(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，薛晨陽和他的團隊研制出應用于醫(yī)療領(lǐng)域的MEMS電子聽診器。這個設(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)臟細微的聲音，并可以將數(shù)據(jù)上傳到網(wǎng)絡(luò)，對人體健康狀況進行分析，促進醫(yī)療器械的普及和心血管疾病前期篩查。目前，該設(shè)備在解放軍總醫(yī)院、山西醫(yī)科大學第二醫(yī)院、陽煤集團總醫(yī)院進行了相關(guān)的測試和臨床驗證，具有良好的臨床推廣應用前景。薛晨陽團隊與陽煤集團簽訂了“基于MEMS技術(shù)的心電、心音原位同步智能監(jiān)測儀”項目，促進了診療裝備的開發(fā)，體現(xiàn)了軍轉(zhuǎn)民的技術(shù)融合，在山西省創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展、經(jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型等方面作出了應有的貢獻。

“老實說，我們做的這種應用只是一個很小的領(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，對于一個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。

來源|山西科協(xié)