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半月两登《自然》,这位复旦教授却说“我不太快”|扎根上海,从0到1

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半月两登《自然》,这位复旦教授却说“我不太快”|扎根上海,从0到1

半月两登《自然》,这位复旦教授却说“我不太快”|扎根上海,从0到1

从全球首款二维半导体芯片“无极”到全球最快闪存“破晓”,今年4月(yuè),复旦(fùdàn)大学集成电路与微纳电子创新学院教授周鹏(zhōupéng)半个月内两次登上国际顶刊《自然》,迎来了自己的高光时刻。此前,默默无闻的他在(zài)复旦校园度过了近30个春秋。 周鹏的(de)“帽子”不多,直到半年多前入选国内资助金额最高的青年科技人才计划“科学探索奖”,他才被圈外略略(lüèlüè)知晓。 周鹏的履历很简单,自17岁考入复旦(fùdàn)物理系,除了博士毕业后有一年时间在韩国首尔大学访学,他的科研轨迹几乎没有(méiyǒu)离开过复旦。 周鹏甚至有些慢,几经努力,34岁申请(shēnqǐng)到“上海市青年科技启明星计划”(35岁以下),45岁“意外”入选第六届“科学探索奖”(45岁以下)名单(míngdān),几乎(jīhū)都是踩着年龄线。 尽管科研之路(zhīlù)并不平坦,也(yě)没有海外留学经历,但周鹏从未怀疑过自己。他说:“青年科学家要相信,真正(zhēnzhèng)颠覆性的成果是有可能被你创造出来的,要有这个自信。”在他看来,无论是基础研究还是前沿技术探索,改写格局的中国时代正在来临(láilín),心怀热爱、扎根(zhāgēn)上海、坚持下去,就能成功。 别有意味的“我不太快(bùtàikuài)” 在海归云集的复旦校园(xiàoyuán),周鹏“土生土长”的经历有些非典型:物理系(wùlǐxì)本科毕业后进入(jìnrù)信息学院硕博连读,博士毕业后入职复旦微电子研究院。在他心中,是上海的包容让他始终不离不弃,“上海有足够的包容,包容你做成事,也包容你‘不做事’,允许你沉下心积累(jīlěi)。” 亦如学生时代,成绩中等的他(tā)直到高三(gāosān)才开始(kāishǐ)有危机感,周鹏用 “我(wǒ)不(bù)太快”形容自己的科研生涯。34岁拿到科研的“第一桶金”,36岁开始招收第一个博士生,也许是因为纯本土背景、“帽子”不多,周鹏花了近20年才开启真正意义的独立研究,但他并不心浮气躁、急于求成。 2018年(nián),周鹏在实验室(shíyànshì)研制出了一个速度能突破性地达到10纳秒的存储器,这在当时是最快的。由于这个速度用传统(chuántǒng)理论很难解释,撰写论文时,周鹏想到审稿人可能会提出质疑。为此,他不仅提供(tígōng)了关键的照片和数据,还将得出这一数据的整个过程作了完整描述,并附上了实时监测记录。正是这样全过程、全细节的呈现,才让审稿人完全信服。最终(zuìzhōng),这篇被评价为“新型闪存器领域(lǐngyù)超快速度研究(yánjiū)的开创性工作”发表在《自然-纳米技术》上。 然而,这一切有多难,只有周鹏自己(zìjǐ)知道。因为存储器的速度太快,测量需要用到特殊仪器。由于当时资历尚浅,课题组没有独立设备,周鹏和学生(xuéshēng)只能半夜12点以后去其他实验室蹭仪器。即便如此(jíbiànrúcǐ),他没有半点松懈,不放过每一个细节(xìjié)。事后,他告诉学生:“做科研,尤其是工科实验,对待数据一定要精益求精,拿出的数据要确保全程(quánchéng)可靠,唯此才经得起考验甚至质疑(zhìyí)。” 20年(nián)寻觅理想存储器 集成电路是一门技术学科,但也(yě)非常依赖基础科学的突破。 周鹏从20年前开始研究存储器(cúnchǔqì)。由于芯片的计算速度(sùdù)远高于存储速度,全世界都在(zài)研制更快的存储器。但对存储器来说,数据的写入速度与保存时间是一对矛盾。如何既快又(yòu)能长时间保存?周鹏团队发明了一种堪称完美的新型存储器,让“鱼和熊掌”可以兼得,而且可重复多次擦写,打破了业界认为的“不可能铁三角”——在纳秒(nàmiǎo)级写入速度基础上,数据的保持(bǎochí)时间长达(zhǎngdá)10年,循环寿命高达800万次,比现有商用器件提高了近3个量级。 这项有望颠覆存储器行业的发明,关键在于通过调控电子实现了超快(kuài)注入,写入(xiěrù)速度比闪存快1万倍,而这背后则是对新形式下电荷分布规律这一物理学新机制(xīnjīzhì)的发现、理解和深入研究。 事实上(shàng),周鹏(zhōupéng)团队早(zǎo)在2021年就获得了(le)颠覆传统认知的新发现,但当时只能描述现象,无法从规律上对“为何能快速写入”作出根本解释,论文也因此一直压着没发。此后,团队花了3年时间深入研究“为什么”,最终验证了此前的猜想。去年下半年,周鹏将论文投给《自然》杂志(zázhì),4个月就被编辑部接收。今年4月16日,重新定义现有存储技术边界的皮秒闪存“破晓(pòxiǎo)”登上(dēngshàng)《自然》,引发全球关注。 为什么全世界都在寻找的理想存储器最先诞生在复旦校园?周鹏将此归功于本科阶段在复旦物理系接受的扎实的科研(kēyán)(kēyán)基本功训练。他(tā)笑言自己被“神仙老师”成功“洗脑”,不仅对科研无比热爱,而且很早认识到科学的规律。这种科学直觉与执着,支持着他始终相信自己能做出颠覆性的工作。周鹏说,尽管科研之路充满波折,也曾无数次否定自己,不断想要放弃,但来自(láizì)内心(nèixīn)的相信让他“哪怕垂头丧气(chuítóusàngqì),也要到最蓝的大海扬帆(yángfān)”。 淋过雨的人希望给别人撑把(bǎ)伞 近十年,中国(zhōngguó)对(duì)科技的投入和认知都(dōu)有了巨大飞跃,但对人类(rénlèi)知识版图“开疆拓土”式的创新贡献还不够多。当然,这需要时间和耐心,也需要科学家的主动担当。基于这样的认识和判断,周鹏对基础研究的理解颇为深刻。 在(zài)他看来,基础研究(yánjiū)不完全是自由探索,它既要满足好奇心,又要对技术(jìshù)和产业有更大推动。“高价值研究不是优化而是颠覆,要能革新和引领产业,甚至改变产业格局。”周鹏以半导体产业为例说,晶体管出来后就没真空管什么事了,而晶体管的(de)诞生正是基于物理学家(wùlǐxuéjiā)肖克利发现了“场效应”,这就是基础科学对产业的变革力。 去年,受复旦(fùdàn)大学科研(kēyán)院院长彭慧胜院士之邀,周鹏出任复旦大学(fùdàndàxué)基础研究中心主任。这个中心并非实体机构,无人员编制,也无经费,主要负责每年在复旦遴选5项左右(zuǒyòu)有望影响和改变世界的成果。尽管这是一份不拿报酬、耗时耗力(hàolì)的“兼职”,但周鹏觉得很有意义——通过这样的遴选和支持,探索推动(tuīdòng)基础科学创新的新机制,让颠覆式创新的种子尽早被看见。 “淋过(línguò)雨的人希望给别人撑把伞。”周鹏乐此不疲的内心深处,有一种(yīzhǒng)惺惺相惜。他说:“30到40岁是人生最具创造力的阶段,只要给年轻人提供(tígōng)平台和公正的评价机制,这就够了。” 周鹏在实验室指导学生(xuéshēng) 在与学生的(de)日常交流中,周鹏(zhōupéng)将自己的科研价值观传递给(gěi)更多年轻人,鼓励学生做高风险、高价值研究,而非论文式科研。他常把“你这工作有什么价值”挂(guà)在嘴边,在导师的灵魂拷问下,好几位学生毕业后成了周鹏的合作伙伴,实验室的课题也越做越聚焦。
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