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材料專家陳創(chuàng)天院士帶領(lǐng)“中國牌晶體”走向世界

星之球科技 來源:科技日?qǐng)?bào)2012-02-02 我要評(píng)論(0 )   

陳創(chuàng)天 材料科學(xué)專家,現(xiàn)任中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所研究員,博士生導(dǎo)師,北京人工晶體研究發(fā)展中心主任,國家973計(jì)劃項(xiàng)目(2006~2010年)光電功能晶體結(jié)構(gòu)性能、分子...

陳創(chuàng)天 材料科學(xué)專家,現(xiàn)任中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所研究員,博士生導(dǎo)師,北京人工晶體研究發(fā)展中心主任,國家“973計(jì)劃”項(xiàng)目(2006~2010年)“光電功能晶體結(jié)構(gòu)性能、分子設(shè)計(jì)、微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制備過程的研究”課題負(fù)責(zé)人,“深紫外全固態(tài)激光源前沿裝備自主研制工程”重大專項(xiàng)首席科學(xué)家(2006~2010年)。1990年當(dāng)選為第三世界科學(xué)院院士。2003年當(dāng)選為中國科學(xué)院院士。

  響應(yīng)祖國號(hào)召:到邊疆去

  1937年2月18日,陳創(chuàng)天出生于奉化斗門頭的一個(gè)知識(shí)分子家庭。小時(shí)候他就非常喜歡自然科學(xué)。1956年,國家需要大量的科技人才,黨中央提出了向科學(xué)進(jìn)軍,陳創(chuàng)天以第一志愿考入了錄取分?jǐn)?shù)線全國最高的北京大學(xué)物理系。50年代的北京大學(xué)物理系集中了一大批揚(yáng)名海內(nèi)外的著名學(xué)者:王昆、王竹溪、胡寧、楊立民、郭得仁……嚴(yán)格的基礎(chǔ)教育、優(yōu)良的師資、濃厚的科學(xué)研究氛圍、民主的學(xué)風(fēng),使陳創(chuàng)天受到了國際一流的訓(xùn)練。

  1962年陳創(chuàng)天大學(xué)畢業(yè),他的老師胡寧教授推薦他去剛組建的中科院華東物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所(現(xiàn)改名為福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所),盡管當(dāng)時(shí)相對(duì)于北京來說,福建是對(duì)臺(tái)前線、是偏遠(yuǎn)地區(qū),但陳創(chuàng)天一想,這也是為了響應(yīng)黨的號(hào)召支援邊疆呀!他服從組織安排去了福建,從此開始了他一生堅(jiān)持不懈的研究工作。

  逆境中堅(jiān)持不懈

  當(dāng)時(shí)的福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所專門研究物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)(在原子、分子層次)和宏觀性能之間的相互關(guān)系,剛到所里,所長盧嘉錫教授就要求陳創(chuàng)天“為將來著想,從現(xiàn)在開始學(xué)習(xí)化學(xué)”?;谶@一建議,陳創(chuàng)天用了三年的時(shí)間全面系統(tǒng)地掌握了量子化學(xué)等理論知識(shí),這使他不僅有了扎實(shí)的物理理論基礎(chǔ),又有了很好的化學(xué)理論基礎(chǔ)。這是他后來從事晶體材料研究的一個(gè)重要前提。隨后,陳創(chuàng)天選擇了非線性光學(xué)晶體材料結(jié)構(gòu)與性能相互關(guān)系研究、新型非線性光學(xué)晶體探索兩個(gè)重要方向,并從1967年開始進(jìn)行非線性光學(xué)晶體宏觀光學(xué)性能和微觀電子結(jié)構(gòu)之間的相互關(guān)系的理論計(jì)算,到1968年初步形成了晶體非線性光學(xué)效應(yīng)的陰離子基團(tuán)理論框架。

  1968年,正值文化大革命高潮時(shí)期,所有學(xué)術(shù)刊物都被???,他計(jì)算出結(jié)果后,既無人討論,也不能發(fā)表,工宣隊(duì)甚至告誡他“理論計(jì)算也被看成是修正主義,必須停止”。陳創(chuàng)天面臨著被重新安排工作的兩種選擇:要么下鄉(xiāng)參加勞動(dòng),要么去實(shí)驗(yàn)室“拉晶體”。

  為了使研究工作不至于中斷,陳創(chuàng)天選擇了留在實(shí)驗(yàn)室。不過他得暫時(shí)放棄理論研究,轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)研究——也就是參與非線性光學(xué)晶體生長工作和性能測(cè)試的工作,這項(xiàng)工作一直堅(jiān)持到70年代中期。

  也正是如此的堅(jiān)持,在1978年3月,在鄧小平親自主持召開的全國科學(xué)大會(huì)上,陳創(chuàng)天被推選為先進(jìn)個(gè)人,并以福建省代表的身份上臺(tái)領(lǐng)獎(jiǎng)。全國科學(xué)大會(huì)的召開,對(duì)我國科技發(fā)展有著里程碑式的意義,改革開放的春風(fēng)也給陳創(chuàng)天帶來了科學(xué)研究事業(yè)的春天。

  “中國牌晶體”走向世界

  1974年,在盧嘉錫院士的帶領(lǐng)下,物構(gòu)所冒著風(fēng)險(xiǎn)在福州召開了全國晶體生長學(xué)術(shù)會(huì)議。在會(huì)上,參會(huì)者們提出這么一個(gè)思想:“現(xiàn)在世界上所有的非線性光學(xué)晶體材料都是國外發(fā)現(xiàn)的,我們總是跟著國外走,這樣是不行的,我們一定要有自己晶體。一定要有自己的創(chuàng)新。但當(dāng)時(shí)所有晶體材料都是像貝爾實(shí)驗(yàn)室那樣的國際頂尖的科研單位搞出來的,我們行嗎?”大家都有些信心不足。當(dāng)時(shí)盧嘉錫教授說了一句話“我不下地獄,誰下地獄”。會(huì)后,物構(gòu)所上下一心,決心要做就做自己的晶體材料。

  1977年陳創(chuàng)天正式被盧嘉錫所長任命為非線性光學(xué)材料探索組組長,開始了系統(tǒng)的探索。1979年他們發(fā)現(xiàn)低溫相偏硼酸鋇,也就是β—BaB2O4(簡稱BBO),可能是一個(gè)新的非線性光學(xué)晶體。在此基礎(chǔ)上,又經(jīng)過3年的努力,終于確定BBO晶體是一個(gè)很有應(yīng)用前景的紫外非線性光學(xué)晶體。

  1986年5月,在舊金山召開的激光電光會(huì)議上,陳創(chuàng)天代表中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所和斯坦福大學(xué)應(yīng)用物理系作了有關(guān)BBO晶體非線性光學(xué)性能的報(bào)告,引起了轟動(dòng),一百多人參加的會(huì)議,卻有四五十人來詢問情況。這次會(huì)議后,BBO晶體正式被國際學(xué)術(shù)界認(rèn)可為一個(gè)優(yōu)秀的非線性光學(xué)晶體。兩年后陳創(chuàng)天又報(bào)告發(fā)現(xiàn)了LBO(LiB3O5)晶體。由于BBO、LBO晶體是首先由中國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的,而且性能優(yōu)異,具有很好的應(yīng)用前景,因此國際上被譽(yù)為“中國牌晶體”。

  1986年BBO晶體獲中科院科技進(jìn)步特等獎(jiǎng),LBO晶體獲1990年中科院發(fā)明一等獎(jiǎng),1991年國家發(fā)明一等獎(jiǎng)。BBO、LBO晶體還分別于1987、1989年獲美國光電子產(chǎn)業(yè)界頒發(fā)的十大光電子產(chǎn)品獎(jiǎng)。陳創(chuàng)天也先后獲得1987年第三世界科學(xué)院化學(xué)獎(jiǎng)和1990年Laser Focus World《激光集錦》雜志頒發(fā)的工業(yè)技術(shù)成就獎(jiǎng)。目前,這兩種晶體作為激光頻率轉(zhuǎn)換晶體材料已經(jīng)在激光高科技產(chǎn)業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用,是目前具有工業(yè)應(yīng)用價(jià)值的三個(gè)非線性光學(xué)晶體中的兩個(gè)。

90年代后,陳創(chuàng)天開始進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化。BBO發(fā)表于1984年,但1985年我國才有了專利法。LBO是有專利的,也是我國第一個(gè)有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的非線性光學(xué)晶體。福建的中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所做起了國內(nèi)第一家晶體公司。

  為了改善全國晶體材料研究布局,1999年北京人工晶體研究與發(fā)展中心成立,隸屬中科院理化技術(shù)研究所。陳創(chuàng)天擔(dān)任北京人工晶體研究發(fā)展中心主任。

  領(lǐng)先國際 震撼世界

  在BBO、LBO晶體產(chǎn)業(yè)化后,陳創(chuàng)天和他的研究團(tuán)隊(duì)并沒有停止研究的步伐,他們針對(duì)這兩種晶體不能實(shí)現(xiàn)深紫外(指波長短于200nm)倍頻光輸出的缺點(diǎn),運(yùn)用分子工程學(xué)方法,進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了KBe2BO3F2(KBBF)晶體。此晶體的發(fā)現(xiàn)彌補(bǔ)了BBO和LBO兩種晶體不能實(shí)現(xiàn)深紫外倍頻光輸出的缺點(diǎn),從而使得非線性光學(xué)晶體推向了深紫外波段。然而,KBBF晶體具有嚴(yán)重的層狀習(xí)性,晶體在Z方向不易長厚。從2001年開始,陳創(chuàng)天研究組和山東大學(xué)晶體所蔣民華院士研究組合作,在KBBF單晶生長技術(shù)上獲得突破,隨后陳創(chuàng)天研究組進(jìn)一步同中科院物理所許祖彥院士研究組合作,首次提出KBBF棱鏡耦合技術(shù),并制作成功光接觸KBBF-CaF2棱鏡耦合倍頻器件,從而克服了KBBF晶體沿Z方向不易長厚的缺點(diǎn)。此項(xiàng)專利技術(shù)已獲得中、美、日三國專利權(quán)。

  在此基礎(chǔ)上,陳創(chuàng)天帶領(lǐng)研究組又與東京大學(xué)物性所Watanabe 教授領(lǐng)導(dǎo)的研究組合作,在國際上首次實(shí)現(xiàn)了Nd:YVO4激光的六倍頻諧波光輸出,初步滿足了科學(xué)家為建造一臺(tái)超高分辨率光電子能譜儀所需要的激光光源。

  隨后,他們進(jìn)一步利用日方的光電子發(fā)射接收技術(shù)和瑞典Scienta公司半球光電子能譜分析儀,成功地建造了分辨率達(dá)到國際最高的能譜儀。

  2006年底,中國科學(xué)院物理研究所和理化所合作,使用KBBF棱鏡耦合器件,進(jìn)一步研制成功超高分辨角分辨光電子能譜儀,能同時(shí)高精度的測(cè)量電子在固體中的能量和動(dòng)量,這進(jìn)一步增強(qiáng)了激光超高分辨率光電子能譜儀對(duì)研究高溫超導(dǎo)體和其他固體中電子奇異特性的功能。這一重大科研成果引起了世界同行的高度關(guān)注。美國幾家重要研究實(shí)驗(yàn)室和大學(xué),例如IBM公司、斯坦福大學(xué),布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)等都已向中科院來函,要求提供KBBF棱鏡耦合器件。#p#分頁標(biāo)題#e#

  最近,陳創(chuàng)天院士與東京大學(xué)物性所繼續(xù)合作,使用直接倍頻方法,獲得了狹帶寬穩(wěn)定的W級(jí)193nm平均功率輸出。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果的取得,將對(duì)未來激光能譜儀的發(fā)展、光刻技術(shù)、激光精密加工、生物基因工程的發(fā)展起到非常重要的作用,是我國在無機(jī)非線性光學(xué)晶體領(lǐng)域繼續(xù)保持國際領(lǐng)先水平的重要保證。

  后記

  陳創(chuàng)天院士40多年的科研工作,就是中國非線性光學(xué)晶體的發(fā)展史。他為提高我們國家科技在國際上的地位貢獻(xiàn)自己的力量,作出了杰出的貢獻(xiàn),取得了多項(xiàng)創(chuàng)造性成果,多年來共有發(fā)明專利20余項(xiàng),SCI收錄論文120余篇。他先后獲得了1987年度第三世界科學(xué)院化學(xué)獎(jiǎng)、1988年陳嘉庚物質(zhì)科學(xué)獎(jiǎng)。1989年獲全國先進(jìn)工作者稱號(hào),并獲“五·一”勞動(dòng)獎(jiǎng)?wù)隆?990年獲激光集錦(Laser Focus World)雜志頒發(fā)的工業(yè)技術(shù)成就獎(jiǎng),2004年獲國家“973”計(jì)劃先進(jìn)個(gè)人獎(jiǎng),2007年獲求是基金會(huì)頒發(fā)的求是杰出科技成就集體獎(jiǎng)等榮譽(yù)。

 

 

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