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任何事做到极致,都是一门艺术

时尚芭莎 2021-11-05 20:50:43

【时尚芭莎网讯】时尚芭莎

任何事做到极致,都是一门艺术

郭霞,北京邮电大学教授,博士生导师,教育部"长江学者"特聘教授,第十届、十一届北京市青联委员,中国物理学会女物理工作者委员会委员。

长期从事半导体光电子材料与器件的研究。国内第一个研制出高性能硅单光子探测器,达到国际先进水平,为“北斗”等激光测距系统提供了核心器件。 

“任何一件事,研究到极致的时候都是一门艺术。数据也是美的,物理也是艺术,就比如麦克斯韦尔方程组,它实在是太美了。这个世界上怎么会有这么美的东西?”

一束通讯激光从中国的“北斗”卫星组返回地球,这是一段长达38000公里的旅程;遥远的距离使得通讯激光的信号逐渐减弱,在穿越大气层时几乎被散射殆尽,到达地面时,这束激光只剩下寥寥无几的少数光子。如何在黑暗中探测到这几个微弱的光子信号,并将光转变为电信号进行处理,这是一个公认的难点。

“所以必须要做单光子探测,需要一双黑暗中最明亮的眼睛。”北京邮电大学教授郭霞说。“其实它就是一种芯片。每一颗卫星都有一个钟表,我们必须保证每一个卫星钟表高精度的时空一致性和时间精准性,提供统一的时间保障,这也关乎国家安全。”这位语调温柔、眸子清澈的女科学家,说起自己的科研成果时,语气十分坚定。

“高性能硅单光子探测器”就是这双最明亮的眼睛。由于关系我国的国防事业,国际上曾对我国进行技术封锁,为此中国投入了上亿的科研经费。

“单光子探测器是公认很难制造的一款芯片,工作原理是硅物质中的电荷雪崩,相当于信号的爆炸,如何控制这些看不见、摸不着的爆炸的信号,包括反向击穿的过程……难度非常大。”但是,郭霞还是攻克了难点,成为国内第一个研发出大光敏面、低抖动的单光子探测器的人。从此,中国人也可以通过自己的卫星导航系统,在方寸之间对广袤大地了然于胸。

任何事做到极致,都是一门艺术

郭霞任教的北京邮电大学旁边有一家7-11便利店,为加班的人们提供了巨大的便利。

“我们经常自己打趣:搞科研的哪里是996?我们是711嘛!”郭霞笑说。

当年,她主动请缨为祖国解决单光子探测这个巨大的难题,压力很大。现在,作为承担着诸多国家重大项目的学科带头人,加班对郭霞来说,更是家常便饭。这背后的艰辛,一句云淡风轻的“711”玩笑就可见一斑。

“任何事想要做出一点成绩,你一定要比别人付出多得多”。

每天清晨6点,郭霞准时起床,在7:30之前到达任教的北京邮电大学,开始一天的工作:参加各种学院内外的会议、同青年老师和学生讨论工作、与学生探讨问题的解决方案,时间很快就来到了晚上。这时候她会专注于自己的工作,写报告,给学生改论文……通常离开学校的时间是晚上9点之后,到家时女儿已经酣然入睡。每周工作六天,把周日留给家人。而人们艳羡不已的教师寒暑假,郭霞只给自己留一周的休整时段,其它时间,基本用来工作。

早年选择了半导体物理专业,郭霞有幸成为国家培养的半导体物理人才。早在1998年研究生阶段,郭霞就开始了LED的研发工作。“半导体的实验很难。比如在做LED试验时,为保证试验的连续性,有时候从早上一直工作到晚上,每一个环节都必须谨慎再谨慎,绝不能出错;只要有一处出错,这次试验就功亏一篑。”

听起来难度超高,但郭霞从来不知道什么叫害怕,她只会在失败之后自责为什么没有预想到这些问题。她让自己的学生放手去做,不要怕出错,因为经验往往是从错误中逐渐积累而成的。

中美贸易战中,美方的打压重点就是半导体。过去,中国安检系统的重要芯片全部依赖进口;今天,这些芯片已经90%实现了国产化、产业化,并且拥有更为先进的技术和更加安全的效果。这也是郭霞的心血哺育而成的果实,这款叫做“硅光二极管”的安检芯片与国家安全密切相关。

“过去,安检影像的图像噪声还是很大,这种噪声越大就越影响安检效果;同时,X光不能穿透金属,所以假如把危险物品藏在一块金属里,那么X光就不可能穿透它,有可能带来巨大的危险隐患。我的硅光二极管就是要解决这些问题,尽可能把图像噪声降低,并对危险品更加敏感。”

研发硅光二极管对郭霞来说是一个巨大的挑战。这块芯片研发成功之后,不仅大大提高了中国安检系统的技术水平,也促使国内一些安检系统生产企业开发出了3D安检系统,使安检技术上升到了全新的高度。

“我很自豪,自豪的不是我拿了多少帽子和多少项目,而是我的硅光二极管和单光子探测真正投入了使用,它们又衍生了一些新的芯片,并且实现了国产化替代。国内的企业在生产我们的芯片,我们至少能做到与国外一样。”

下一步,郭霞要研发一款用于原位与转移癌肿影像监测的高科技医疗设备PET-CT的国产芯片,这会对广大的癌症患者提供巨大的帮助。她希望能把这项技术做到世界第一。

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解难题向来是郭霞的乐趣。物理就是对自然界的一种解释,郭霞从高中阶段起就对物理着了迷,她发现解释自然界是一件很有意思的事。

“其实高中还没毕业的时候,我自己就把两本大学物理都看完了。后来喜欢上来了半导体的神奇,但是发现半导体涉及物理、化学、材料等多个学科的内容,要求要有很多方面的基础;如果说信息世界是一幢现代化大厦,那么半导体就像搭建这幢大厦的一块块不同的积木,与人类的生活密切相关。

勤奋好学的郭霞,求学道路也不是一帆风顺,她曾在家境不好时放弃了一些学习的机会;而当境遇改善时,她立即回到了自己想走的道路上,她并不想舍弃自己想要的东西。

经过努力深造,2003年郭霞获得了北京工业大学博士学位,之后一直在北工大从事教学科研工作,其中2007-2008年在美国UCLA进行学术交流,2016年作为人才被引进到了北京邮电大学。

“我觉得我是一个不愿意服输的人,我想做的就一定要去做,能走到今天跟我的性格有很大关系。我就是自己一点一点读过来的,我能取得一些成果,是因为经历了很漫长的一段岁月。”

那段漫长而艰辛的岁月,也将郭霞的性格打磨得更加坚韧不屈。科学永无终点,吸引着富有探索精神的先行者们不断前行。

“前些天是我的美国导师80岁生日,你可能意想不到,这个80岁的老人依然坚持着996的工作时间,也不允许自己的学生有丝毫松懈。其实这也是我在美国交流学习时最深的体会,我们只知道美国的科技发展速度很快,但是我没有想到他们竟然也是如此勤奋。”

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成为母亲,也是郭霞生命中的重大事件。

“我们不是全职妈妈,但是付出的一点不比全职妈妈要少!孩子1岁之前完全离不开妈妈, 3岁之前的那段时间真是非常辛苦”。

一个在专业领域成绩斐然的女人,在孩子面前却变成了小学生。别人的宝宝吃了辅食,长得白白胖胖,自己的宝宝却一口都不吃,这道题让郭霞无解了;宝宝稍微有点不精神,郭霞就担心她是不是发烧,紧张得不停摸宝宝的头……幸好那段手忙脚乱的日子已经过去,如今女儿刚刚小升初,郭霞就为女儿未来的职业生涯谋划起来。

郭霞深信母亲对孩子的影响要大于父亲,母亲担负的责任也更为重大,必须以身作则,比如爱学习的母亲更容易让孩子也爱上学习。尽管陪孩子的时间有限,但她已总结出高质量陪伴和高效的沟通方法;对孩子如何学会独立,如何对待失败与荣誉,都言传身教。

“所以女人要想做出一点成绩,肯定会比男人付出得多。”

当妈妈也给郭霞带来了崭新的力量。“经历生育之后再回来做科研,我觉得自己多了一份耐力和细心,你的意志力和责任感都慢慢在工作中表现了出来。”

在《人类简史》一书中,以色列历史学家尤瓦尔.赫拉利发现自远古时代起,女性就更多从事着养育与协助的工作,而男性则负责狩猎与战斗;然而在经济与文明高度发展的今天,女性凭借着自身的智慧与勤勉,获得了更为平等的受教育权利和自我展示的机会。

女性做科研与男性相比,男性的大线条和逻辑性会比较强,步幅会比较快;女性要细致一些,她们更有韧性,细节处理更细致,这是大多数男性做不到的。当然无论是男性还是女性,都能出成果,在科学领域中拿诺贝尔奖的女性也很多。”

在郭霞自己的科研团队中,女生比男生多,甚至成绩更好。差异不代表差距,郭霞始终鼓励女生不要给自己设限,因为女性的能力从来不比男性弱。

郭霞还要求她的学生拿出的每一篇论文都是一件艺术品,甚至连论文的语言,都应该带

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