日前，在第十四屆全國(guó)低溫物理學(xué)術(shù)研討會(huì)的開幕式上，復(fù)旦大學(xué)李世燕研究員和北京大學(xué)王健研究員因在低溫物理學(xué)研究領(lǐng)域取得的突破性研究成果，獲得了2015馬丁.伍德爵士中國(guó)物理科學(xué)獎(jiǎng)。
　　對(duì)于此次獲獎(jiǎng)，李世燕和王健均表示很榮幸能夠獲得這個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)，目前國(guó)內(nèi)低溫物理研究領(lǐng)域優(yōu)秀的年輕學(xué)者非常多，能夠獲得這個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)并不代表自己是最優(yōu)秀的。同時(shí)，他們也為我國(guó)低溫物理學(xué)研究水平與歐美國(guó)家的差距越來越小，并逐步走到世界前列感到驕傲和高興。
　　他們對(duì)于我國(guó)低溫物理學(xué)的發(fā)展、低溫設(shè)備的技術(shù)發(fā)展、科學(xué)家與儀器廠商之間的合作，以及低溫物理學(xué)研究的熱點(diǎn)和實(shí)際應(yīng)用都有怎樣的見解和看法呢?會(huì)議期間，儀器信息網(wǎng)編輯特別采訪了兩位老師，并將他們的精彩觀點(diǎn)整理成章，以饗讀者。

　　低溫設(shè)備技術(shù)發(fā)展助力低溫物理學(xué)研究
　　Instrument：首先，請(qǐng)您們結(jié)合自身的經(jīng)歷談?wù)劷陙砦覈?guó)低溫物理學(xué)的發(fā)展情況?
　　李世燕：2002年我在中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)陳仙輝教授的指導(dǎo)下完成了博士階段的學(xué)習(xí)，當(dāng)時(shí)在國(guó)內(nèi)我們基本沒有見過極低溫設(shè)備，只有中科大和物理所有兩臺(tái)非常龐大的稀釋制冷機(jī)。后來我到加拿大多倫多大學(xué)Louis Taillefer教授的實(shí)驗(yàn)室做博士后，接觸到兩臺(tái)新型稀釋制冷機(jī)，研究的低溫環(huán)境一下子從2K直接降到了mK級(jí)別，看到了許多以前從未看到過的本征物理現(xiàn)象，立刻覺得整個(gè)物理世界都不一樣了。
　　2007年我回國(guó)加入復(fù)旦大學(xué)，當(dāng)時(shí)獲得了400萬元的啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)，我就采購(gòu)了一臺(tái)新型稀釋制冷機(jī)。這個(gè)時(shí)候國(guó)內(nèi)小型易用的新型稀釋制冷機(jī)仍然比較少，全國(guó)也就兩三臺(tái)。之后隨著國(guó)家對(duì)基礎(chǔ)科學(xué)研究投入的加大，而且低溫物理研究的內(nèi)容也很豐富，逐漸有越來越多的研究組開始采購(gòu)極低溫設(shè)備，并做出了優(yōu)秀的成果。
　　王健：2001年到2006年我在中科院物理所師從薛其坤院士完成碩士、博士階段的學(xué)習(xí)，當(dāng)時(shí)主要做超高真空系統(tǒng)，也涉及一些低溫研究。但當(dāng)時(shí)稀釋制冷機(jī)的確非常少，我們接觸的低溫也就是液氦溫度或是再稍微低一點(diǎn)的溫度。2006年到2010年，我在美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)納米科學(xué)中心和物理系做博士后，師從國(guó)際低溫物理專家Moses Chan院士，開始接觸稀釋制冷機(jī)，做納米超導(dǎo)方面的研究。
　　2011年我回到北大，以前國(guó)內(nèi)做極低溫物理研究的人特別少，但在我回來的這幾年里，僅北大就有好幾個(gè)研究組采購(gòu)了極低溫設(shè)備做這方面的研究，而且國(guó)內(nèi)涌現(xiàn)出了許多國(guó)際一流的研究成果。
　　Instrument：請(qǐng)問近年來，低溫設(shè)備的技術(shù)發(fā)展有哪些趨勢(shì)?技術(shù)的發(fā)展對(duì)于科學(xué)研究有著怎樣的影響和幫助?
　　李世燕：如今一些大的低溫設(shè)備公司，如牛津儀器、Quantum Design，都能夠提供非常好的低溫磁場(chǎng)環(huán)境，稀釋制冷機(jī)達(dá)到mK級(jí)的低溫已經(jīng)比較成熟。技術(shù)的主要發(fā)展方向是無液氦化和簡(jiǎn)單易用。
　　以前的稀釋制冷機(jī)外圍設(shè)備包括管道、泵等等，操作特別復(fù)雜，我當(dāng)年做博士后的時(shí)候，花了整整一年時(shí)間才完全掌握如何使用。而現(xiàn)在的新型稀釋制冷機(jī)，一個(gè)學(xué)生基本花半年時(shí)間就能很好地掌握。
　　還有過去測(cè)比熱，大家覺得這是一個(gè)非常專門的測(cè)量手段，尤其是極低溫下的比熱，往往需要一個(gè)擁有10年到20年比熱測(cè)量經(jīng)驗(yàn)的人，才能獲取準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。但現(xiàn)在就拿Quantum Design PPMS系統(tǒng)的比熱測(cè)量選件來說，它的最低測(cè)量溫度可以達(dá)到50mK，而且非常好用，學(xué)生只要簡(jiǎn)單學(xué)習(xí)就能將極低溫下的比熱測(cè)好，這非常不容易。
　　王?。?/STRONG>無液氦化是一個(gè)發(fā)展方向，以前大家覺得無液氦化很難達(dá)到，但現(xiàn)在已經(jīng)成為了一種通用技術(shù)，而且儀器價(jià)格較之前有了大幅的下降，我相信以后低溫設(shè)備的價(jià)格會(huì)更低，因此低溫物理的研究隊(duì)伍也會(huì)更加壯大。
　　商品化科學(xué)儀器的簡(jiǎn)單易用對(duì)于我們的科研起到了極大的促進(jìn)作用。讓一個(gè)新手能夠很快的掌握測(cè)量技術(shù)，使大家有更多的精力和注意力集中在科學(xué)問題上，而不是技術(shù)手段上，這是對(duì)科學(xué)方面生產(chǎn)力的釋放。
　　Instrument：對(duì)于和儀器公司合作開發(fā)低溫設(shè)備的新功能，您們有什么看法?
　　王?。?/STRONG>其實(shí)科學(xué)家和儀器公司的交流是非常密切的，如果我們?cè)诰唧w的實(shí)驗(yàn)上遇到需要改進(jìn)儀器來實(shí)現(xiàn)一定功能，此時(shí)和一些有能力的儀器公司建立良好的合作非常重要?？茖W(xué)家根據(jù)實(shí)際研究需要提出設(shè)想，然后與儀器公司一起開發(fā)新功能，我覺得這會(huì)是今后的一個(gè)趨勢(shì)。
　　實(shí)際上日本在這方面的合作就已經(jīng)做的很好，Quantum Design的PPMS系統(tǒng)中采用的高壓腔選件就是日本科學(xué)家與他們合作開發(fā)的。我覺得這是推動(dòng)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)很好的模式，如果有機(jī)會(huì)，我們希望能夠和儀器公司合作拓展儀器的功能，讓自己的實(shí)驗(yàn)手段更強(qiáng)大。
　　低溫物理學(xué)研究改變百姓生活
　　Instrument：低溫物理學(xué)研究目前有哪些熱點(diǎn)研究方向?我國(guó)在該研究領(lǐng)域都有哪些創(chuàng)新性成果?
　　王?。?/STRONG>在低溫條件下，由于減少了熱等因素的干擾，更多本征的物理現(xiàn)象能夠被觀測(cè)到，這對(duì)于基礎(chǔ)研究以及新材料的本征特性研究十分重要。低溫物理涉及的領(lǐng)域特別廣，實(shí)際上很多研究方向都需要用到低溫物理。
　　超導(dǎo)方面的探索就離不開低溫，雖然我們希望能夠?qū)崿F(xiàn)室溫超導(dǎo)，但首先得從低溫超導(dǎo)開始，這也是全世界凝聚態(tài)物理研究人員最關(guān)注的一個(gè)方向。我們和薛其坤院士合作研究的二維極限下的界面增強(qiáng)超導(dǎo)，尤其是高溫界面超導(dǎo)研究，就是當(dāng)前極少數(shù)由中國(guó)人先做出來，外國(guó)人去跟進(jìn)的研究方向。
　　李世燕：另外，拓?fù)洳牧系奈镄匝芯恳彩堑蜏匚锢碜罱容^熱的一個(gè)研究方向，薛其坤院士發(fā)現(xiàn)的量子反常霍爾效應(yīng)大概是最近幾年拓?fù)湫虏牧涎芯孔钪卮蟮耐黄疲?0mK的溫度下才能看到量子現(xiàn)象。
　　我國(guó)在低溫物理研究領(lǐng)域取得的創(chuàng)新性成果還有中科大的陳仙輝教授課題組與復(fù)旦大學(xué)張遠(yuǎn)波教授課題組合作，成功制備出了基于具有能隙的二維黑磷單晶場(chǎng)效應(yīng)晶體管。可以看出我國(guó)現(xiàn)在已經(jīng)逐漸在一兩個(gè)點(diǎn)上引領(lǐng)低溫物理的研究趨勢(shì)，如果有越來越多這樣的點(diǎn)，我們的研究水平就會(huì)有很大的提升。
　　王健：對(duì)于我國(guó)低溫物理研究的發(fā)展，我還是比較樂觀的，目前像北大、復(fù)旦、清華還有南京大學(xué)、中科大，上海交大、浙江大學(xué)等許多學(xué)校在低溫物理研究領(lǐng)域做得是越來越好，如果我國(guó)的科研政策持續(xù)不變，大家一起努力，我想十年以后，在低溫物理這個(gè)研究方向我們趕超發(fā)達(dá)國(guó)家是沒有問題的。
　　Instrument：低溫物理的研究成果在生活中會(huì)有哪些實(shí)際應(yīng)用?
　　李世燕：低溫下的物理現(xiàn)象更明顯，更容易表現(xiàn)出來，我們?cè)诘蜏叵掳l(fā)現(xiàn)新的物性，一些在實(shí)際應(yīng)用中只要能提供低溫環(huán)境，就能夠?qū)崿F(xiàn)很好的應(yīng)用，其中最典型的應(yīng)用就是醫(yī)院里核磁共振超導(dǎo)磁體。
　　另外我們可以在低溫下發(fā)現(xiàn)物性，然后再通過研究使得它能夠在室溫或者高溫下表現(xiàn)出同樣的性能。比如巨磁阻效應(yīng)，最初是在低溫下發(fā)現(xiàn)的，后來發(fā)現(xiàn)改進(jìn)材料后，在室溫下也有明顯的效應(yīng)，人們因此研究出了基于巨磁阻效應(yīng)的讀出磁頭，引發(fā)了硬盤的“大容量、小型化”革命，到目前為止，巨磁阻技術(shù)已經(jīng)成為全世界幾乎所有電腦、數(shù)碼相機(jī)、MP3播放器的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。這是一個(gè)很典型的低溫物理研究成果最終應(yīng)用到大家生活中的例子。巨磁阻效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)者也因此獲得了2007年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
　　王健：其實(shí)目前高溫超導(dǎo)也得到了一定的實(shí)際應(yīng)用，比如甘肅白銀的超導(dǎo)變電站，采用了高溫超導(dǎo)限流器、高溫超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)、高溫超導(dǎo)變壓器和高溫超導(dǎo)電纜等多種超導(dǎo)電力裝置，能有效降低系統(tǒng)損耗。高溫超導(dǎo)技術(shù)也被日本和美國(guó)等國(guó)家考慮作為城市儲(chǔ)能系統(tǒng)的一種方案。
　　還有現(xiàn)在大家研究的拓?fù)洳牧希捎谒牡秃纳⑿?，還有它的一些自旋特性和磁性相關(guān)聯(lián)，因而可以實(shí)現(xiàn)一些特殊性能。如我們現(xiàn)在做的拓?fù)浒虢饘貱d3As2體系載流子遷移率非常高，也許有一天這個(gè)體系可以用到高速器件上。另外，如果能實(shí)現(xiàn)拓?fù)涑瑢?dǎo)，就可以用于量子計(jì)算，它要比現(xiàn)在所說的量子計(jì)算機(jī)更進(jìn)一步，叫做拓?fù)淞孔佑?jì)算機(jī)。
　　實(shí)際上低溫物理的研究應(yīng)用已經(jīng)走入了老百姓的日常生活當(dāng)中，只是還沒有像半導(dǎo)體一樣讓整個(gè)社會(huì)都發(fā)生變化。如果有一天我們能夠?qū)崿F(xiàn)室溫超導(dǎo)，那樣整個(gè)人類社會(huì)將會(huì)從信息時(shí)代進(jìn)入超導(dǎo)時(shí)代，因?yàn)樗鼰o能耗，而且能實(shí)現(xiàn)許多量子態(tài)，將會(huì)是非常好的工具，比如現(xiàn)在最可行的一種量子計(jì)算就是用超導(dǎo)的約瑟夫森結(jié)實(shí)現(xiàn)的。所以一旦實(shí)現(xiàn)室溫超導(dǎo)，帶來的變化將不可估量。
　　后記
　　近年來，我國(guó)低溫物理學(xué)研究取得了快速的發(fā)展，這不僅僅是由于國(guó)家對(duì)于基礎(chǔ)科研投入的持續(xù)加大，更重要的是老一輩科研人員不懈的努力，以及許多像李世燕、王健這樣優(yōu)秀的年輕學(xué)者，他們對(duì)于低溫物理的研究充滿熱情，對(duì)于我國(guó)低溫物理研究的未來滿懷希望，努力在自己的研究領(lǐng)域做出了國(guó)際一流的研究成果，腳踏實(shí)地的踐行著科技強(qiáng)國(guó)的夢(mèng)想。
　　但有一件事情讓他們感到遺憾。李世燕說：“我們現(xiàn)在所用的設(shè)備絕大部分都是從國(guó)外進(jìn)口的，這是我一直覺得比較遺憾的地方。”王健說：“其實(shí)低溫設(shè)備的技術(shù)含量也沒有那么高，希望今后有國(guó)產(chǎn)儀器廠商能夠提供相應(yīng)的設(shè)備，只要國(guó)產(chǎn)設(shè)備測(cè)量結(jié)果可靠，能夠獲得國(guó)際認(rèn)可，我們會(huì)非常樂意選擇使用國(guó)產(chǎn)儀器的。”
　　讓我們期待，在不久的將來，我們能夠在低溫物理研究領(lǐng)域趕超發(fā)達(dá)國(guó)家，同時(shí)我們也能擁有性能優(yōu)異的國(guó)產(chǎn)低溫設(shè)備，助力科學(xué)家們做出更多國(guó)際一流的研究成果。