2006年2月27日,莊嚴(yán)的人民大會(huì)堂洋溢著濃濃春意,2006年度國家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)的評選結(jié)果于當(dāng)天揭曉,南京大學(xué)固體微結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室閔乃本從胡錦濤主席手中接過國家自然科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)證書。這是國家自然科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)空缺兩年之后第一次“名花有主”,同時(shí),這也是自1999年國家獎(jiǎng)勵(lì)制度改革以來,內(nèi)地高校獨(dú)立完成的第一個(gè)國家自然科學(xué)一等獎(jiǎng)。
閔乃本是誰?介電體超晶格有什么能量?一時(shí)間,兩者都成為媒體追逐的焦點(diǎn)。
介電體超晶格研究,探尋“三色光”的學(xué)術(shù)遠(yuǎn)征
介電體超晶格是專業(yè)的物理概念,“簡而言之,通常情況下一臺(tái)激光器只能發(fā)出一種顏色和波長的激光,而通過介電體超晶格過濾,則可以將一種顏色和波長的激光轉(zhuǎn)換成紅、綠、藍(lán)3種顏色或更多顏色和波長的激光,這就為當(dāng)代激光技術(shù)開拓了新應(yīng)用,也開拓了光學(xué)和非線性光學(xué)的新領(lǐng)城?!遍h乃本用最通俗的語言解釋了介電體超晶格。然而,可千萬別小看這簡單的三色光,找到它們,閔乃本和南京大學(xué)固體微結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室全體成員整整花費(fèi)了19年的時(shí)間。
19年的艱苦攻關(guān)無異于一次遠(yuǎn)征。早在1986年,閔乃本考慮提出介電體超晶格的概念,這在當(dāng)時(shí)對他們是一個(gè)陌生的冷門領(lǐng)域。經(jīng)過3年的艱苦探索,閔乃本和他的學(xué)生建立了準(zhǔn)周期超晶格的多重準(zhǔn)位相匹配理論,預(yù)言“一塊準(zhǔn)周期的介電體超晶格有可能將一種顏色激光同時(shí)轉(zhuǎn)換成三四種顏色的激光?!睂す膺M(jìn)行顏色轉(zhuǎn)換,閔乃本為此興奮不已,然而當(dāng)時(shí)很多同行看來這簡直是笑談,而且沒有想到的是,成果于1990年在國際學(xué)術(shù)刊物發(fā)表后,也沒有引起學(xué)術(shù)界的重視。
剛開始,閔乃本心里很不是滋味,幾天后,他終于明白:一個(gè)理論要得到國際上的承認(rèn),不拿實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說話不行!“我們于是下定決心要制備出準(zhǔn)周期的介電體超晶格?!辈幌耄h乃本從此陷入了長達(dá)兩三年的科研冰期?!皩以噷覕?,總找不到突破口,整天坐立不安、寢食不安,但我們不能放棄?!?
閔乃本一門心思撲在學(xué)術(shù)領(lǐng)域,緊盯國內(nèi)外學(xué)術(shù)界的最新趨勢和成果,努力探尋突破口。也許上帝也被閔乃本的誠心而感動(dòng),1992年,閔乃本在香港中文大學(xué)訪問期間,無意間看到一篇報(bào)道,日本科學(xué)家利用半導(dǎo)體平面工藝制成了周期結(jié)構(gòu)光波導(dǎo),實(shí)現(xiàn)了激光倍頻。真是“柳暗花明又一村”,這個(gè)想法一下觸發(fā)了閔乃本的靈感。閔乃本院士趕緊把這篇文章傳真回國內(nèi),祝世寧教授及時(shí)而敏感地抓住了這個(gè)啟發(fā)點(diǎn)。課題組終于用兩年多的時(shí)間成功地發(fā)展出一種室溫圖案極化制備介電體超晶格的新技術(shù)。
1996年,課題組制備出了同時(shí)能出兩種顏色激光的準(zhǔn)周期介電體超晶格,并成功地用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了建立的相關(guān)理論。此成果立刻引起了國際科學(xué)界的關(guān)注,斯坦福大學(xué)等著名院校教授紛紛介入,國外的一些高科技企業(yè)也開始進(jìn)行研究。發(fā)表研究組論文的美國《科學(xué)》雜志,在當(dāng)期專門介紹了這一成果。光電子產(chǎn)業(yè)界著名雜志《laser?focus?world》評價(jià)稱:“這一全新的研究成果確立了準(zhǔn)周期結(jié)構(gòu)在非線性光學(xué)中的可能的重要應(yīng)用。”
然而,面對榮譽(yù)和公眾的關(guān)注,閔乃本總是不斷提起一起合作的幾位教授的名字,并一直強(qiáng)調(diào)“團(tuán)隊(duì)”這個(gè)概念?!斑@個(gè)項(xiàng)目從1986年做到2005年,經(jīng)歷了19年時(shí)間。這19年不是一個(gè)人能夠完成的,也不是我們得獎(jiǎng)的5個(gè)人能夠完成的,還有很多人,他們也花了很多心血。對于這樣一個(gè)成功,我最想強(qiáng)調(diào)的是團(tuán)隊(duì)貢獻(xiàn)?!?br/> 在閔乃本的研究組里,幾乎每個(gè)人都在歐美等國工作一段時(shí)間后,又回到了國內(nèi)繼續(xù)坐冷板凳的經(jīng)歷。上世紀(jì)90年代初,正值出國熱。國內(nèi)高校的工資與國外相差幾十倍,科研條件也跟國外不能比,是什么讓他們放棄了國外優(yōu)厚的生活和研究條件?團(tuán)隊(duì)內(nèi)的人都說,是閔乃本工作在前,享受在后,淡泊名利的人格魅力和風(fēng)范,把一群優(yōu)秀合作者長期、穩(wěn)定地凝聚自己周圍。1987年國際礦物晶體生長委員會(huì)主席、日本東北大學(xué)理學(xué)院砂川一郎教授一再要求授予閔乃本為該校的榮譽(yù)博士,幾次被閔乃本婉拒。為了讓研究者安心科研,閔乃本想方設(shè)法根據(jù)研究者的工作成果,為他們爭取獎(jiǎng)勵(lì)。上世紀(jì)90年代,在一次由南京開往北京的火車上,閔乃本偶遇了一位企業(yè)家。經(jīng)過一番攀談,企業(yè)家十分敬佩閔乃本及其同事的精神,當(dāng)即拿出一筆資金作為研究組的獎(jiǎng)研金。獲得獎(jiǎng)研金的研究人員,每個(gè)月能得到1000元的資助,這對當(dāng)時(shí)的研究人員來說,可謂雪中送炭,而當(dāng)時(shí)閔乃本自己仍舊拿四五百元的工資。
“19年的努力使得一個(gè)團(tuán)隊(duì)更加團(tuán)結(jié)和強(qiáng)大,也使得這類材料從冷門變成國際熱門領(lǐng)域,在光電子學(xué)、聲電子學(xué)、材料科學(xué)的交叉領(lǐng)域中誕生了稱之為‘疇工程學(xué)’的新生學(xué)科。”閔乃本介紹,這項(xiàng)基礎(chǔ)性研究為全固態(tài)激光技術(shù)提供了新原理、為微波器件和材料的設(shè)計(jì)、超聲器件和材料的設(shè)計(jì)和制備開拓了新途徑,還在原理上為新型拉曼激光器、新型激光醫(yī)療器械、量子通訊的新光源的設(shè)計(jì)提供了新原理。閔乃本對介電超晶格的應(yīng)用前景有著很多美好的憧憬,“除了三基色激光器可以用于彩色顯示外,介電體超晶格還可以有許多應(yīng)用:如多波長激光器有可能去發(fā)展一種激光醫(yī)療儀器,它的好處在于:例如有些病癥的病灶對某一個(gè)波長的激光比較敏感,就可以用它來檢測和定位,然后再用另一波長的激光對它進(jìn)行手術(shù)治療?!?br/>
永遠(yuǎn)不滿足已有的成就,永無止境地進(jìn)取
探尋閔乃本的人生軌跡,取得這樣的成就并不偶然。上世紀(jì)50年代初,在我國著名物理學(xué)家馮端教授的帶領(lǐng)下,閔乃本闖入了當(dāng)時(shí)在國內(nèi)尚是空白的晶體缺陷領(lǐng)域。當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)條件極端困難,但他卻不怕困難,與同志們一起設(shè)計(jì)了我國第一臺(tái)電子轟擊儀,成功地制備了難熔金屬單晶體,獲得國家科技產(chǎn)品二等獎(jiǎng),為開展晶體缺陷研究開拓了道路。
從20世紀(jì)70年代起,閔乃本的目光轉(zhuǎn)向晶體生長,這是一個(gè)工業(yè)背景相當(dāng)豐富的領(lǐng)域,與半導(dǎo)體等很多領(lǐng)域都有直接關(guān)系。但當(dāng)時(shí),物理界對晶體的機(jī)理還沒有深入研究,沒有系統(tǒng)理論,沒有資料,一切全要靠自己。然而,這個(gè)處于邊緣科學(xué)的新領(lǐng)域?qū)﹂h乃本的吸引力是極大的。他全然不顧頭上頂了多年的“個(gè)人主義”、“白專道路”帽子,一頭扎進(jìn)那間18平方米、全家5口人共用、兼做臥室和起居室的“書房”,忘我地在晶體世界的翰海中遨游。一次,妻子上班前關(guān)照爐子上的砂鍋里在燉肉,讓閔乃本照看,等妻子下班,孩子們放學(xué),眼前的情景讓他們目瞪口呆:砂鍋炸了,一地碎片;肉也早燒焦了。再看閔乃本,眼前放著一杯涼水,身旁落著一堆書籍,兩眼幾乎要貼到書上,對身后發(fā)生的一切都全然不知。春來秋往,酷暑嚴(yán)冬,閔乃本本來就單薄的身軀更顯得形銷骨立。胃下垂了8公分,雙眼熬成了深度近視。他卻說:“科學(xué)精神是進(jìn)取精神,要永遠(yuǎn)不滿足已有的成就,永無止境地進(jìn)取??茖W(xué)精神是堅(jiān)持到底精神,對于一個(gè)課題的研究,只有得到徹底的結(jié)論才能松一口氣。”
憑借這種精神,十幾年時(shí)間里,他仔細(xì)研讀了幾千篇論文,設(shè)計(jì)、完成了上百個(gè)實(shí)驗(yàn),憑藉著超人的悟性以及多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),終于發(fā)展和完善了完整晶體、缺陷晶體的生長理論。1982年,41萬字的專著《晶體生長的物理基礎(chǔ)》問世,成為當(dāng)時(shí)國際上第一本全面論述晶體生長的理論專著,在國內(nèi)外物理學(xué)界引起極大轟動(dòng)。
然而,閔乃本并沒有就此滿足,他知道,前面還有無盡的廣闊領(lǐng)域等待自己去探索。1982年,閔乃本接受以訪問學(xué)者的身份來到美國猶他大學(xué),準(zhǔn)備攻克“晶體表面粗糙化”這個(gè)難題。研究晶體的人都知道,自20世紀(jì)50年代以來,著名的“杰克遜理論”及其他有關(guān)的晶體理論都認(rèn)為,晶體表面總是光滑的。同時(shí),杰克遜是當(dāng)代晶體生長理論的權(quán)威,“杰克遜理論”已被國際晶體生長學(xué)會(huì)承認(rèn)。對其置疑,其難度可想而知。但閔乃本認(rèn)為,應(yīng)用這一理論無法解釋晶體氣相生長時(shí)引起的表面粗糙化現(xiàn)象,因此該理論一定有不完善之處,據(jù)此,閔乃本立志揭開這個(gè)謎。
此前,許多科學(xué)家研究過這一難題,但都因無進(jìn)展而望而卻步。閔乃本經(jīng)過4個(gè)多月日以繼夜的奮斗,攻破第一道難關(guān)。他首先大膽修正了“杰克遜理論”,即晶體表面粗糙的原因是由于晶體表面松弛引起的。這一見解首先在美國西部地區(qū)晶體生長會(huì)議上引起許多專家的震動(dòng)。然而,閔乃本知道,要證實(shí)這一預(yù)言的正確,還要走許多長滿荊棘的路,他又一頭扎進(jìn)繁瑣的實(shí)驗(yàn)中。功夫不負(fù)有心人。1983年初春的一個(gè)夜晚,他從浩瀚的圖書資料中終于發(fā)現(xiàn)了線索:紫外線可能會(huì)引起晶體表面分解。根據(jù)這一提示,他立即進(jìn)行紫外光過濾,結(jié)果晶體表面的黑東西一下子蕩然無存。
閔乃本成功地解釋了晶面熱致粗糙化問題。這一成果被美國物理學(xué)界譽(yù)為“近10年晶體生長理論領(lǐng)域最好的理論”。為此,閔乃本當(dāng)之無愧地獲得了“大力士神”獎(jiǎng)。同年9月,第七屆世界晶體生長會(huì)議在德國科學(xué)城斯圖加特召開。按規(guī)定,遞交論文已截止??墒菚?huì)議執(zhí)行主席一改西方人照章辦事的積習(xí),破例同意閔乃本在會(huì)議上宣讀論文,并安排他第二個(gè)發(fā)言。在這樣的國際會(huì)議上,大多數(shù)論文只能貼在墻上交流,會(huì)議執(zhí)行主席特地對閔乃本說,“第一個(gè)發(fā)言不好,人還未到齊。第二個(gè)是最佳時(shí)間?!?這位身軀孱弱卻有非凡才華的中國物理學(xué)家,用纖瘦的雙手彬彬有禮地捧起象征著智慧、成功和榮譽(yù)的獎(jiǎng)杯,為中國物理學(xué)界贏得了又一次認(rèn)可。
40多年來,閔乃本的日歷上從來沒有休假、沒有周末,幾乎把整個(gè)生命都投入到科研中。在他的科研歷程上,充滿了“首次”,他一次又一次選擇國際公認(rèn)難度最大的課題,為我國物理學(xué)在激烈的國際競爭中確立優(yōu)勢地位而拼命努力。這些在外人眼里殘酷的生活方式在閔乃本眼中卻樂在其中,“做科學(xué)工作,我體會(huì)的是自討苦吃,一有時(shí)間想到的就是科研,尤其在沒有突破的時(shí)候非常痛苦。當(dāng)然,入了迷以后就樂在其中,一旦理論結(jié)果或科學(xué)預(yù)言被實(shí)驗(yàn)證實(shí)了,這種成功的喜悅和成就感是別的任何一個(gè)人都不能體會(huì)到的。”
為國獻(xiàn)策,參與制定國家中長期規(guī)劃
閔乃本有一句名言,“科學(xué)的追求旨在對人類的奉獻(xiàn),科學(xué)家的理想是把知識奉獻(xiàn)給祖國和人民?!?997年,在晶體物理學(xué)領(lǐng)域摸爬滾打了幾十年的閔乃本當(dāng)選九三學(xué)社江蘇省委主委。此后,又擔(dān)任九三學(xué)社第十、第十一屆中央委員會(huì)副主席,同時(shí)成為全國政協(xié)常委和江蘇省政協(xié)副主席。從此,他的思維常常在“南京大學(xué)、介電體超晶格”與“民主黨派、參政議政”兩者之間迅速“切換”。兩個(gè)完全不同的領(lǐng)域,在閔乃本科學(xué)家的智慧和高度的歷史使命感的雙重指引下完美地合二而一。
閔乃本參政議政最輝煌的篇章是參加制定國家中長期規(guī)劃。2003年6月,國務(wù)院成立中長期科技規(guī)劃領(lǐng)導(dǎo)小組,溫家寶總理親自任組長,陳至立任副組長,徐冠華任辦公室主任?!秶抑虚L期科技規(guī)劃綱要》是我國2005年到2020年科技發(fā)展的規(guī)劃和藍(lán)圖,關(guān)系到提高科技創(chuàng)新能力,關(guān)系到我國未來十五年科技研究、攻關(guān)方向,其重要程度不言而喻。
閔乃本被委任為第14個(gè)專題基礎(chǔ)學(xué)科戰(zhàn)略研究小組的常務(wù)副組長。初時(shí),對于基礎(chǔ)研究是否要有規(guī)劃,有不同的意見。有人認(rèn)為不必規(guī)劃,“牛頓從蘋果落地的現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)萬有引力,難道是規(guī)劃出來的?那要靠科學(xué)家的突發(fā)異想。”閔乃本卻認(rèn)為:“基礎(chǔ)科學(xué)分兩種類型,一種是以探討自然界的客觀規(guī)律為目的,不以功利為驅(qū)動(dòng)的,這部分研究難以規(guī)劃也無法規(guī)劃;第二種,是以經(jīng)濟(jì)、政治發(fā)展的重大需求為目的的,如美國的曼哈頓計(jì)劃(原子能)、上世紀(jì)40年代晶體管以及我們的原子彈,這部分研究可以規(guī)劃而且必須規(guī)劃?!睖丶覍毧偫碚f:“你這句話,我聽得進(jìn)去?!?br/> 基礎(chǔ)學(xué)科種類繁多,閔乃本深感責(zé)任重大,為了做好規(guī)劃,他又拿出當(dāng)年攻克晶體學(xué)難關(guān)的勁頭,把自己關(guān)在房間里開始讀書,了解國際和國內(nèi)最新發(fā)展的前沿動(dòng)態(tài),一讀就是幾個(gè)月的時(shí)間,而后聽取各方面專家的意見,并加以整理分析。閔乃本看到作為當(dāng)代信息技術(shù)基礎(chǔ)的集成電路基本單元場效應(yīng)晶體管將于2019年逼近物理極限,這標(biāo)志著莫爾時(shí)代的結(jié)束。那么,場效應(yīng)晶體管失效后,新一代信息技術(shù)的基礎(chǔ)是什么?能否誕生在中國?這是中長期規(guī)劃必須解決的問題。閔乃本敏銳地捕捉到這個(gè)問題,并和其他科學(xué)家經(jīng)過充分調(diào)研分析,提出了“量子調(diào)控研究計(jì)劃”,得到溫總理的同意后,這個(gè)課題與蛋白質(zhì)研究、納米研究、發(fā)育與生殖研究一同被列為“四大科學(xué)研究計(jì)劃”,這一計(jì)劃得到了溫總理的充分肯定,被列入“十一五”規(guī)劃中,并已開始實(shí)施。
閔乃本研究科學(xué),也研究政治和文化,他將政治、文化與科學(xué)工作有機(jī)地結(jié)合在一起。在一次高層協(xié)商會(huì)上,他用傳統(tǒng)文化中的“和諧”精神,闡釋了對構(gòu)建和諧社會(huì)的看法,社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)強(qiáng)調(diào)了競爭和效益,市場經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力高度發(fā)展,本身會(huì)造成財(cái)富過度集中,就有可能不公平。二次分配就是要強(qiáng)調(diào)公平。老子說:“天之道,損有余補(bǔ)不足;人之道,損不足補(bǔ)有余。”這就是強(qiáng)調(diào)和諧。他的精辟闡述博得了與會(huì)同志的交口稱贊。他深知,“我們是一有13億人的國家,只有保持穩(wěn)定才能做任何事情?!彼?jīng)在西雅圖國際會(huì)議上邂逅過他的好友,前蘇聯(lián)科學(xué)院院士和羅馬尼亞物理學(xué)家。他們空有非凡才華而報(bào)國無門,動(dòng)蕩的社會(huì)環(huán)境迫使他們離開祖國、流浪在外,只能為美國的科研機(jī)構(gòu)效力。閔乃本因此深深感到,社會(huì)的穩(wěn)定、民族的振興為知識分子施展才華提供了無限廣闊的空間。
從當(dāng)年撰寫《晶體生長的物理基礎(chǔ)》時(shí),自家的那間斗室;到他在猶他大學(xué)時(shí)獨(dú)自修正“杰克遜理論”時(shí)的孤軍奮戰(zhàn);從帶領(lǐng)整個(gè)團(tuán)隊(duì)為國家的發(fā)展和榮譽(yù)而戰(zhàn),到作為民主黨派參政議政,以科學(xué)家的智慧履行參政議政的職責(zé),積極為國家事務(wù)建言獻(xiàn)策。閔乃本一生的奮斗不曾離開過作為一個(gè)科學(xué)家所應(yīng)承擔(dān)的國家使命。閔乃本時(shí)常講一句話:“科學(xué)家的命運(yùn)和祖國的命運(yùn)是緊緊聯(lián)系在一起的?!?br/>