劉杰：女核物理學(xué)家的科研人生

Liu Jie: Her life and her research on nuclear physics

在蘭州中國(guó)科學(xué)院近代物理研究見到劉杰，很難將眼前這位年輕美麗的女子，與“核物理學(xué)家”的稱謂聯(lián)系在一起。她素面朝天，幾乎不加修飾，從容而淡定。

“不把自己當(dāng)女生看——這就是我的秘訣”

女生搞近代物理研究，并不為人看好：女生做實(shí)驗(yàn)?zāi)苤狄拱鄦幔磕敲炊嗑軆x器能操控好嗎？外表瘦弱的劉杰，身上有一股誰都拗不過的倔勁。“我算不上聰明，但我能堅(jiān)持。你值班我也值班，你拉電纜我也拉電纜，力氣上肯定拼不過，其他方面能拼的我就去拼?！?/p>

1999 年在近代物理所博士畢業(yè)之后，劉杰到德國(guó)重離子研究中心（GSI）做博士后。劉杰的實(shí)驗(yàn)需要用重離子轟擊石墨，留下的徑跡只有2～3納米，必須用高分辨率儀器才能看到。儀器特別敏感，連人員走動(dòng)產(chǎn)生的環(huán)境信號(hào)，都對(duì)它干擾明顯。白天干擾信號(hào)太多，她就在夜深人靜的時(shí)候做實(shí)驗(yàn)。大半年，劉杰每晚都重復(fù)著單調(diào)乏味的操作。

2000 年冬天的一個(gè)深夜，劉杰終于獲得了一張異常清晰的圖像。她的導(dǎo)師紐曼教授拿著那張圖像，連連驚嘆：我們用這臺(tái)儀器做實(shí)驗(yàn)五六年了，從沒拿到過這么好的圖像！

除了在德國(guó)重離子研究中心，劉杰還在東京大學(xué)和馬普海德堡核物理研究所等知名科研單位，通過掃描探針顯微鏡、超高分辨透射電子顯微鏡等觀測(cè)手段，從原子尺度上認(rèn)識(shí)了潛徑跡的基本特征，觀測(cè)到了缺陷周圍電子密度超結(jié)構(gòu)，又在石墨中觀測(cè)到了新相態(tài)—納米金剛石的形成，并從理論上進(jìn)行了解釋。這些成果，得到國(guó)內(nèi)、國(guó)際同行的一致認(rèn)可。

“女生在物理學(xué)界要是不投入更多的精力，沒辦法作出好成績(jī)?？偸前炎约寒?dāng)女生看，那也作不出好成績(jī)。”劉杰說，“不把自己當(dāng)女生看——這就是我的秘訣?！?/p>

“讓核物理造福人類”

劉杰在學(xué)術(shù)上時(shí)刻瞄準(zhǔn)國(guó)際的前沿領(lǐng)域。這幾年她帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)注重發(fā)展核物理的應(yīng)用研究。“重離子輻照材料形成的潛徑跡，經(jīng)過化學(xué)蝕刻，可以形成大小可控的通孔，這就是核孔膜，能夠應(yīng)用于生活的很多方面，例如，能用在防偽、過濾、電池隔膜、微量探測(cè)等領(lǐng)域。”課題組與清華大學(xué)合作，在蘭州重離子加速器上建造了一條核孔膜的輻照束線，形成了每年能夠輻照幾十噸聚合物薄膜的生產(chǎn)能力。

研究組基于重離子加速器拓展了納米材料的新制備技術(shù)，利用離子徑跡模板法制備出Au、Ag、Cu等多種材質(zhì)的金屬和半導(dǎo)體的納米線，實(shí)現(xiàn)了對(duì)納米線晶體結(jié)構(gòu)、取向、尺寸的可控制備，制備出空心、實(shí)心、錐形等多種形態(tài)的納米線。

特別是對(duì)納米線作了電學(xué)、光線、磁學(xué)、力學(xué)性質(zhì)的系統(tǒng)研究，形成了一支掌握納米材料獨(dú)特制備技術(shù)的研究隊(duì)伍。

劉杰主持的“西部之光”項(xiàng)目“重離子徑跡中納米微針的形成和制備”，取得一系列具有國(guó)際先進(jìn)水平的科研成果。金納米線陣列的相關(guān)研究成果已在期刊Nanotechnology上發(fā)表。

隨著半導(dǎo)體器件集成度的不斷增加，在空間輻射環(huán)境下更容易出現(xiàn)單粒子效應(yīng)，單粒子效應(yīng)的出現(xiàn)可能導(dǎo)致衛(wèi)星上的電子學(xué)系統(tǒng)出現(xiàn)軟的或者硬的錯(cuò)誤，將對(duì)在軌運(yùn)行的航天器構(gòu)成很大的威脅?！拔覀儸F(xiàn)在遇到的問題是，衛(wèi)星雖然上天了，但其壽命問題卻沒有很好地解決。衛(wèi)星運(yùn)行的安全、可靠、長(zhǎng)壽命等問題都有賴于基礎(chǔ)研究。”劉杰說。

近年來，劉杰團(tuán)隊(duì)依托國(guó)家大科學(xué)裝置——蘭州重離子加速器，與國(guó)內(nèi)30多個(gè)單位合作開展元器件單粒子效應(yīng)的地面模擬試驗(yàn)，為我國(guó)航空航天事業(yè)的快速發(fā)展作出了貢獻(xiàn)，也為未來深空探測(cè)提供了研究基礎(chǔ)。

“一個(gè)人的能力是有限的團(tuán)隊(duì)的力量才是無窮的”

作為一“家”之長(zhǎng)，劉杰關(guān)心著每一個(gè)人。一位年輕人的父親生病需要錢做手術(shù)，劉杰得知后，立刻到銀行取款幫助老人順利住院手術(shù)。她為了讓老師每天多喝開水，特意為老師買了一個(gè)精致的杯子，專門放在她的辦公室，每天老師來討論工作時(shí)，她都要先送上一杯香濃的茶。

劉杰記得家人同事每人的生日，唯獨(dú)自己的記不住?！?008年的2月18日，正好是我的生日，同事們悄悄地安排了一個(gè)生日Party。加速器數(shù)據(jù)獲取室的燈忽然黑了，每個(gè)人都拿著蠟燭進(jìn)來，望著他們一張張可愛、可親的臉，我情不自禁地流淚了，那也是我長(zhǎng)大以后唯一的一次流淚，我打內(nèi)心里感謝他們。”劉杰說，她在工作中從來沒有哭過，唯有這次例外。

劉杰根據(jù)每個(gè)人的特長(zhǎng)，分配適合的工作，鼓勵(lì)并信任年輕人，敢于給他們壓重?fù)?dān)子。在承擔(dān)的院創(chuàng)新項(xiàng)目中，各子項(xiàng)目都是讓年輕人獨(dú)立負(fù)責(zé)的。在加速器實(shí)驗(yàn)中都是讓年輕人擔(dān)任值班長(zhǎng)，使他們?cè)趯?shí)踐中鍛煉成長(zhǎng)。

劉杰關(guān)注每個(gè)人的發(fā)展，為青年人提供出國(guó)機(jī)會(huì)。短短幾年就有2名年輕人獲得在德國(guó)留學(xué)1年的機(jī)會(huì)，2名博士生去法國(guó)參加講習(xí)班，1名博士生去德國(guó)參加講習(xí)班，2名博士生去德國(guó)參加3個(gè)月的實(shí)驗(yàn)，1名博士生去俄羅斯訪問。劉杰領(lǐng)導(dǎo)的這個(gè)研究集體2011年被甘肅省總工會(huì)評(píng)為“勞動(dòng)先鋒號(hào)”。

現(xiàn)在，劉杰這個(gè)團(tuán)隊(duì)又?jǐn)U大了，今年研究所為適應(yīng)科研工作的需要，進(jìn)行了組織機(jī)構(gòu)的改革，成立了材料研究中心。劉杰受命擔(dān)任材料研究中心的主任。