近日,2023達摩院青橙獎獲獎名單正式公布,15名青年科學(xué)家獲得表彰,研究成果覆蓋了硅基光電子、納米電子器件、細胞重編程、胚胎發(fā)育等多個關(guān)鍵領(lǐng)域。
“科研青年”是如何“煉”成的?來聽聽他們的講述。
一輩子做好一件事
在廣袤的宇宙中,經(jīng)常出現(xiàn)短暫而猛烈的無線電波爆發(fā),持續(xù)時間通常僅有幾毫秒,卻能夠釋放出相當(dāng)于地球上幾百億年發(fā)電量的巨大能量。這一被稱為快速射電暴的毫秒電波,一直是天文學(xué)和天體物理學(xué)的研究熱點。
快速射電暴的起源和產(chǎn)生機制,是當(dāng)今天文學(xué)最大的謎題之一。之江實驗室研究員馮毅開創(chuàng)性地融合“中國天眼”FAST與智能計算,為揭開快速射電暴起源提供了關(guān)鍵線索,開辟了一條通往宇宙奧秘的新道路。
“快速射電暴領(lǐng)域就像一塊巨大的拼圖,看似雜亂無章,但我會選取最重要的拼圖進行攻關(guān),尋找最本質(zhì)的規(guī)律。”馮毅說。
2022年3月,馮毅首次提出統(tǒng)一解釋重復(fù)快速射電暴偏振頻率演化的機制,揭示了快速射電暴可能存在演化階段。隨后,團隊通過觀測發(fā)現(xiàn),快速射電暴可能處于雙星系統(tǒng)中,伴隨爆發(fā)源的可能是大質(zhì)量恒星甚至是黑洞。這一研究成果得到了國內(nèi)外天文物理學(xué)家的高度評價。
“天文學(xué)有個特點是‘看天吃飯’,是‘宇宙在為你做實驗’。我相信一直努力下去,堅持深度的思考,最終是會有發(fā)現(xiàn)的?!瘪T毅說。
在青藏高原的冷湖賽什騰山上,中國科學(xué)院國家天文臺研究員陳孝鈿累計工作了400多天,只為在東半球找到世界一流的光學(xué)紅外天文臺址。
“在冷湖,我們不僅僅是在觀測宇宙,更是在創(chuàng)造歷史?!标愋⑩氄f。
位于青海省海西蒙古族藏族自治州的冷湖賽什騰山,海拔高達4200米,方圓百公里都是荒無人煙的戈壁灘。最初監(jiān)測考察時,上山?jīng)]有路,只能靠人力搬上監(jiān)測設(shè)備。如今,那里有了路、電、網(wǎng),12個天文望遠鏡項目已經(jīng)落地,預(yù)計建設(shè)43臺望遠鏡,其中4臺望遠鏡已建成。
這些年來,陳孝鈿團隊還通過研究,建立了國內(nèi)最大的量天尺變星數(shù)據(jù)庫,首次刻畫了銀河系直觀三維圖。他的研究發(fā)現(xiàn),銀河系并非是一個圓盤,而有點像薯片。
“如果用3個詞來形容自己,那就是由衷熱愛、探索前沿、持之以恒?!标愋⑩氄f,“我一輩子只想做一件事,那就是天文研究。”
發(fā)出中國聲音
1954年,科學(xué)家開發(fā)出以晶硅為主的第一代太陽能電池,由此開啟了人類利用太陽能的新紀(jì)元。然而,隨著技術(shù)的發(fā)展,硅電池的轉(zhuǎn)化效率遇到了瓶頸。此時,鈣鈦礦太陽能電池走上了科學(xué)舞臺。
西湖大學(xué)工學(xué)院研究員王睿從事鈣鈦礦太陽能電池、有機太陽能電池等新型光伏材料的設(shè)計與開發(fā)。在王??磥恚}鈦礦內(nèi)部的離子遷移是一把雙刃劍,學(xué)術(shù)界對其轉(zhuǎn)化效率上限的預(yù)估遠高于晶硅電池,但克服鈣鈦礦材料的不穩(wěn)定性成為了研究中的難點。
在茶堿和可可堿這兩種日常飲料的常見成分中,王睿找到了修復(fù)鈣鈦礦表面缺陷的方法。在茶堿的加持下,鈣鈦礦電池創(chuàng)造了連續(xù)工作500小時的新紀(jì)錄。
“到現(xiàn)在,鈣鈦礦電池的轉(zhuǎn)換效率提升到26%左右,使用壽命提高到接近1萬小時?!蓖躅Uf。他的研究不僅提高了鈣鈦礦太陽能電池的效率和穩(wěn)定性,也為新型光伏材料的設(shè)計與開發(fā)打開了新的局面。
太陽蘊藏著無窮能量,寧靜的海洋中則孕育著氣候變化的奧秘。中國科學(xué)院大氣物理研究所研究員成里京從2011年開始,針對海洋基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的關(guān)鍵瓶頸,創(chuàng)新研發(fā)了多項海洋數(shù)據(jù)處理核心技術(shù),自主構(gòu)建了一套國內(nèi)外廣泛使用的海洋觀測格點數(shù)據(jù),據(jù)此準(zhǔn)確估算出了溫度、鹽度、層結(jié)等海洋核心物理變化,為氣候變化提供了關(guān)鍵科學(xué)證據(jù),為中國應(yīng)對氣候變化政策和環(huán)境外交提供了科學(xué)支撐。
“在氣候變化方面存在著一套國際機制和治理體系。我們需要在這些組織里有一些聲音,青年科學(xué)家應(yīng)該更踴躍地參與這些組織,扮演重要角色,發(fā)出中國聲音?!背衫锞┱f。
用科技造福社會
“我生命中很多關(guān)鍵時刻都有女性長者的助力,這讓我也想為這個群體做些什么。”北京生命科學(xué)研究所研究員蘇俊這樣描述自己科研之路的起點。
作為北京生命科學(xué)研究所研究員,蘇俊瞄準(zhǔn)當(dāng)下社會熱點問題,針對業(yè)內(nèi)的研究痛點進行深耕。近年來,蘇俊密切關(guān)注女性健康,長期聚焦卵母細胞生長異常與早期胚胎發(fā)育狀況,致力于破解女性不育等生育問題,減少女性經(jīng)歷試管、流產(chǎn)、出生缺陷等造成的身體與精神痛苦。
“我希望可以比其他人都走得更遠?!碧K俊說,期待在科研實踐中實現(xiàn)更大突破,進一步助力女性生殖健康發(fā)展。
西湖大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院研究員劉曉東通過人為干預(yù)手段,改變細胞原定命運,在細胞重編程中實現(xiàn)“更新?lián)Q代”,其研究成果對年齡及神經(jīng)相關(guān)方面疾病治療具有重要意義。
“我的工作就是利用細胞重編程技術(shù),做細胞命運的改寫者?!眲詵|說。近期,他的團隊在皮膚細胞重編程中首次構(gòu)建了類似人類發(fā)育中第五天的胚胎結(jié)構(gòu),這種由干細胞人工合成的胚胎結(jié)構(gòu)不僅可以更好地研究人早期胚胎發(fā)育,而且在人類生殖技術(shù)優(yōu)化和類器官藥篩等領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用價值。
“我想去一些比較偏遠的地方,培養(yǎng)更多科技人才”。改變細胞的命運之外,劉曉東期待點亮更多人的希望,為他們的生命指引方向。
有的科學(xué)家通過理論為人類開拓邊界,有的則通過制造工具造福社會。浙江大學(xué)信息與電子工程學(xué)院百人計劃研究員楊宗銀,研發(fā)了世界上最小的光譜儀,用半導(dǎo)體納米材料替代了傳統(tǒng)的大元件,尺寸縮小為傳統(tǒng)光譜儀的千分之一。該光譜儀可用于單細胞高光譜成像、光譜監(jiān)測和篩選,也可通過材料的替換,使工作波段從可見光延伸到中紅外,開拓出血糖檢測等更多應(yīng)用。
“你做的研究,要么上貨架,要么進教科書。如果兩點都能做到,人生就真的非常完滿了?!眲詵|說,希望光譜儀的技術(shù)繼續(xù)推廣下去,真正幫助到糖尿病人等群體。