九三學社在寧先賢風采錄:中國科學院學部委員(院士)、晶體物理學家閔乃本
導語: 半個多世紀以來,眾多優秀的九三學社先賢們在南京這片土地留下他們奮斗的足跡,他們為南京城市發展貢獻了堅強助力,為民族振興培育了數代良才,并憑借著卓越成就與人格風范為九三學社造就了科技人員為主的界別特色,形成了愛國、民主、科學的優良傳統,將永遠鼓舞著我們九三學社中的每一員。 為慶祝九三學社創建80周年,深入開展“學規定、強作風、樹形象”主題教育,九三學社南京市委員會將推出“社史長廊|九三學社在寧先賢風采錄”專欄,同廣大社員一同回顧、學習九三學社在寧先賢們為國家、為社會奮斗的歷程,感悟先賢精神,傳承優良傳統!
一、科研攻關 碩果累累 1935年8月9日,閔乃本出生于江蘇如皋。他的童年時代,正值山河破碎、民族危亡之際,使他從小就明白“落后就要挨打”的道理,立志科學報國。1955年,閔乃本考入南京大學物理系;1959年畢業留校任教。在物理學家馮端先生的指導下,他進入了當時國內尚屬空白的晶體缺陷領域。 閔乃本與合作者提出了各向異性變鍵模型,系統地研究了原子的多體交互作用在晶面對表面能、臺階能、表面粗糙化以及晶體生長動力學的影響。在熱致表面粗糙化方面的成果,使閔乃本于1983年獲美國猶他大學等單位聯合頒發的“大力神”獎。1986—1995年,基于晶體缺陷的內稟特性及其周圍的原子組態,閔乃本發展了描述晶體生長微觀過程的缺陷機制與理論,將Frank的晶體生長螺位錯機制推廣為普適位錯機制;發現了晶體生長的層錯機制并建立了相應的生長動力學;建立了孿晶生長機制、重入角機制,以及粗糙面與重入角的協同機制。他所建立的晶體生長的缺陷機制和相應的晶體生長理論被荷蘭PietBennema教授的研究組的系統的實驗所證明,在國際上被稱為“閔氏亞臺階理論”,并被證明是既適用于汽相生長又適用于溶液生長的普適理論。關于遠離平衡態的結晶和圖樣形成(patternformation)的研究中,閔乃本與合作者發現了許多重要現象并揭示了其物理內涵,首次發現了在電化學系統中普遍存在電致對流的物理原因及其在圖樣選擇中所起的作用;基于實驗觀察,首次提出了在形態演變中新的圖樣選擇律;用實驗揭示了生長前沿的對流噪聲在結晶過程中對形態演變與形態選擇所起的作用;通過理論與實驗研究了界面濃度場的穩定性及其對界面與形態的影響,首次發現在結晶過程中存在界面前沿濃度場的內稟振蕩及相應的周期性界面粗糙化,以及在分形生長過程中具有特定取向的晶粒的周期成核。 閔乃本將超晶格的概念由半導體推廣到介電體,發現了一系列新穎的現象與效應,并且證明了這些現象與效應在光電子產業中有重大應用,例如非線性光學頻率的轉換、光學雙穩、微波波段極化激元(Polariton)的激發等。他在該領域首次制備成功具有周期鐵電疇結構的鈮酸鋰,稍后被稱為光學超晶格、聲學超晶格,或更一般地稱為介電體超晶格;發現了鐵電疇的自發極化矢量取向決定于生長層中的溶質濃度梯度,據此發展了制備介電體超晶格的生長層技術;并定量地證明了準位相匹配理論;將準位相匹配理論從周期超晶格推廣到準周期超晶格(一維人工準晶),并預言在其中可產生高轉換效率的耦合參量過程,實驗上在鉭酸鋰一維人工準晶中實現了高轉換效率的三倍頻和多波長同時輸出,據此研制成功同時輸出紅、綠、藍三基色激光器和白光激光器,這是自1984年準晶發現以來準周期結構的第一個具有實用價值的實驗結果;通過國際合作利用微波近場顯微術實現了介電常數與介電損耗的成像,得到了亞微米的分辨率,實驗證實了材料的介電常數是其溶質濃度與內應力的函數;提出了非線性多波動力學理論,用于研究具有克爾型非線性的二維介電體超晶格,即二維非線性光子晶體,在理論上預言了和在實驗上證實了其中存在新的光學雙穩機制,被稱為光學雙穩的折射率調制機制;成功地制備出離子型聲子晶體,發現其中存在超晶格振動與電磁波的強烈耦合,以及由此而產生的一系列長波(微波波段)光學性質,例如微波吸受、介電異常、極化激元的激發等,這些性質原先只出現于天然的離子晶體中;制備成功頻率高達數千兆赫的超聲諧振器與換能器。由于這些基本概念的提出、基本理論的建立、基本效應與應用的揭示,以及介電體超晶格制備技術的發展,閔乃本在光電子學和聲電子學領域開拓了一條通過人工調控介電體微結構來發展新材料與新器件的道路。 基于上述不同方面的貢獻,閔乃本于1998年獲何梁何利基金科技進步獎——物理獎,于1999年獲第三世界科學院基礎科學獎——物理獎,于2005年獲國家自然科學獎二等獎,于2007年獲國家自然科學獎一等獎。其中關于發現了鐵電疇的自發極化決定于生長層中的溶質濃度梯度的論文于2000年獲美國科學信息研究所(ISI)經典論文獎;關于一維人工準晶研究被“863”高技術新材料專家委員會評為1997年十大科技成果,被科技部評為1998年中國基礎研究十大進展;離子型聲子晶體研究被教育部評為1999年中國高等學校十大科技成果,被科技部評為1999年中國基礎研究十大新聞,并被中國科學院主持編寫的《2000年科學發展報告》選為1999年中國科學家具有代表性的研究工作。閔乃本的科學貢獻,極大地推動了微結構功能晶體的發展及其應用,豐富了凝聚態物理學、非線性光學等學科的內涵,引領了中國科學事業發展方向,產生了重要的國際影響。 在組建科研團隊時,閔乃本考慮到未來研究可能會從基礎科學發展到應用科學,便招收了一些具有工科背景的研究生,陸亞林就是其中之一。當時,剛從浙大獲得工學碩士學位的陸亞林,渴望前往閔乃本的課題組攻讀博士,但又擔心自己的物理背景不夠。他忐忑不安地向閔乃本寫了一封申請信,本以為申請信會“石沉大海”。但令他驚訝的是,閔乃本很快就回復了一封整整兩頁紙的親筆信,回應了他的請求。這令陸亞林深受鼓舞,終生難忘。從此,他就跟隨這支理工結合、銳意創新的團隊開始了漫長而艱辛的科研之路。 如果說小組成員是船,那么閔乃本則是帆,對于自己課題組的學生,閔乃本不遺余力地幫助他們走出國門,揚帆遠航,擴寬知識面。在閔乃本的“遠線投資”下,課題組成員們以專家的身份,赴歐美等國的知名研究所從事合作研究,開闊視野;但成員們也一如閔乃本的赤誠忠心,在看過外面的世界后主動回國,繼續與閔乃本并肩作戰。20世紀90年代,閔乃本從慷慨投資的企業家吳思偉手中拿到資助款時,他做的第一件事就是用這筆錢在物理系、材料系和微結構實驗室設立“克力獎研金”。獲獎者每個月可拿到1000元的補助,這在當時比閔乃本自己的工資還要高。 閔乃本致力于教書育人和科研團隊建設,他所領導的南京大學固體微結構國家重點實驗室20多年來在國家發改委、國家科技部、國家自然科學基金委所組織的歷次評估中均名列前茅。他所培養的學生如王牧、朱永元、祝世寧、陳延峰、陸延青、王振林等博士在科技教育界已嶄露頭角,其中祝世寧于2007年當選中國科學院院士。由于教書育人的成績,閔乃本于1984年被評為江蘇省勞動模范,1986年被評為國家人事部中青年有突出貢獻專家,1995年被評為全國優秀教師,1997年獲國家級教學成果一等獎,2001年被評為全國模范教師。2008年獲“改革開放30年中國教育風云人物”稱號,2009年被評為新中國成立以來江蘇省十大杰出科技人物、新中國60年江蘇教育最有影響人物、新中國成立以來感動江蘇人物。 閔乃本院士幾十年如一日教書育人、甘當人梯,以身作則、率先垂范,以人格魅力引導學生心靈,以學術造詣開啟學生智慧,探索了“大師+團隊”的科研組織和人才培養模式,為國家培養了一大批杰出人才和科技工作者,實踐了教育工作者的崇高使命與責任擔當。 三、崇高無私 高山景行 閔乃本院士在擔任省政協領導和主持省九三學社工作期間,緊緊圍繞黨和政府的中心工作,發揮自己科研工作的特長與優勢,參政議政,建言獻策,不僅為江蘇地方經濟社會發展提供了智力支持,更彰顯了一位中國共產黨領導的多黨合作制度的堅定擁護者和積極踐行者的優秀黨外知識分子形象。 2003年6月,國務院成立《國家中長期科技規劃綱要》領導小組,為我國從21世紀初至2020年科技發展制定規劃和藍圖。作為第十四專題基礎學科戰略研究小組的常務副組長,閔乃本深感責任重大。基礎學科種類復雜,甚至有些學科與他毫無關聯。隔行如隔山,為了做好規劃,閔乃本把自己關在房間里讀書,了解國際和國內最新發展的前沿動態,又認真聽取各方面專家的意見加以整理分析。最終他制定的規劃得到了中央領導同志的肯定,列入“十一五”規劃之中。2013年,國際編號199953號小行星被命名為“閔乃本星”,閃耀在浩瀚的宇宙星河中。閔乃本院士一生熱愛祖國、忠于黨的教育事業,崇尚科學、追求真理、立德樹人,在病重住院期間還在關心我國科教事業發展和學校“雙一流”建設,關心政協和九三學社事業的發展,他的高尚品德和獻身精神永遠值得我們學習。
