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“90后”科技人员:科研有成就 科普有贡献

科普小知识2022-10-25 15:09:50
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当用化学气相传输法生长单晶时,用于密封的火焰温度高达2000摄氏度。夏天封管时,热汗经常从前额流出,穿过脸颊和下巴,甚至进入眼睛。

“为了普及科学,一个人必须首先知道谁是观众,照顾好观众的需求,不要太刻意迎合观众。一个人必须以平等的方式说话。”

"有时我感到疲倦,但每次我看到水晶,我又感到精神焕发."

9月11日上午8点,*林已经在中国科学院物理研究所纳米物理与器件实验室忙碌起来。他是这个实验室的研究员。

这个大约30平方米的实验室充满了各种仪器和实验设备。*林留在这里很常见。有时候,为了完成一个实验,除了吃饭和睡觉,他还得在这个封闭的空间里呆上半个月。*林说,挑选晶体和定位电极是他今天早上的主要任务。

*林的专长是“生长晶体”,即在一定条件下利用物质的结晶特性合成单晶。他拿起一个装有晶体的试管。里面的晶体形状规则,有光泽,非常漂亮。“生长晶体看起来很简单,但却很有用。20世纪50年代,科学家成功地培育出硅单晶。当时,没有多少人意识到它的重要用途。现在硅是半导体技术和电子工业的基础。”

清洁晶体是研究中的一个必要步骤。即使这是如此简单和基本的事情,你也需要非常小心地做好它。例如,清洗液的成分应该仔细设计,清洗顺序也非常重要。一批晶体的定期清洗花费了大部分时间。指向电极甚至更加细致。有时候,六个电极必须手动指向几百微米的样本,就像在芝麻上雕刻一样。

“它大吗,像镜子一样光滑,形状规则吗?我认为它们充满了物理和几何之美。”*林指着几个砷化钽系列的单晶说,“在过去的几年里,我研究了几十种材料的晶体生长。有时候我会觉得累,但每次看到水晶,我都会觉得精神焕发。”

在这些晶体中,最大的尺寸接近1厘米,每一面都非常规则,就像一颗大钻石,只有银灰色。“一般来说,晶体越大,质量越高,它在科学研究和应用中就越有价值,但越难生长。钽砷化物系列单晶可以生长到几毫米。在保证晶体质量和表面光滑的条件下,很难长到近一厘米。迄今为止,很少有研究团队能够做到这一点。”*林说。

在导师的指导下,*林不断在实验室中改进晶体生长过程,花了他一个多月才获得这种最大尺寸的高质量晶体。接下来,他花了一年多的时间研究到底是什么影响了晶体生长,以确保实验的可重复性。“我想弄清楚成就中各种因素的影响,并为未来的工作提供指导,这样我就能充满自信。”

“如果晶体生长不好,那一定是因为我们对它的影响因素了解不够。”

下午,当测量数据出来时,*林仔细地整理并在计算机上编程。他的电脑里有许多文件夹,记录各种晶体的实验数据。

*林在实验室张贴了一份自制的时间表。因为无数的实验,他每天在忙碌的时候不得不思考许多事情。他一度压力很大,神经也很紧张。然而,几年高强度实验的积累也使他掌握了丰富的晶体生长和测试经验。

“有些经验需要实验者自己去探索和体验。有时,即使使用文献中的方法,所需的晶体也可能无法生长,因为设备和环境不同,晶体生长对这些因素很敏感。”*林拿起一支笔说:“假设水晶生长在这样大的容器里。当放置在加热炉中时,两端接收不同的热辐射。当容器倾斜时,还应考虑内部气体的对流。此外,原材料中水和氧气的微小含量也会受到密封时空气湿度的影响,这也是必须考虑的因素。如果你不注意,结果会非常不同。”

用化学气相传输法生长单晶时,需要将原料预先密封在石英管中,密封所用的火焰温度高达2000摄氏度。“这个过程也需要自己来完成。尽管戴着防护眼镜,但燃烧到白炽软化状态的应时发出强光。即使超过一步,皮肤也会有烧灼感。此外,它需要密切观察和操作。冬天更好。夏天封管时,热汗经常从额头流出,顺着脸颊、下巴,甚至流入眼睛。这很不舒服。当我累的时候,我真的很想偷懒,少做一些,但最终我还是坚持下去,以保持进步。我认为我对科学研究的兴趣激发了我的潜力。”*林说。

“如果晶体生长不好,那一定是因为我们对它的影响因素了解不够。”为了探索晶体生长的各种影响因素,*林一年做了1000多次实验。“我希望一年能做300个样品,但没想到会做这么多。那一两年太疯狂了,回想起来我简直不敢相信。”

大部分时间,*林在研究所里过着三点一线的重复生活,实验占据了他大部分时间。“虽然实验很无聊,但我得到了我想要的数据,验证了各种奇怪的想法。我有一种成就感。”

“我们希望通过回答读者在日常生活中的问题来激发他们思考的兴趣。"

“最好在这里打个比方,用生活中常见的例子来解释。那篇文章的公式需要修改,或者删除,最好插入一幅漫画……”整理完资料后,李智的记者林琳来到物理研究所的科学咖啡馆,想和几个研究生讨论中国科学院物理研究所微信公众号的文章。

除了科学研究,*林还是一位科普“大师”。他是物理研究所科普团队的核心骨干。目前,他已经成立了一个20多人的兴趣小组,负责微信公众号的日常科普活动和知识问答。

几年前,在物理研究所举行了一次科普竞赛。*林的科普展览“悬浮石墨和光控运动”获得一等奖。这个展览将石墨片悬浮在磁场中,并使用激光来控制石墨的运动。由于它新颖、有趣,直观地展示了石墨抗磁性随光照条件的变化,展品成为物理研究所科普展览活动中的“明星”。因此,*林被该研究所的教师邀请参与公共号码的运作。

制作科普展览,撰写科普文章,参与科普电视节目……*林对科普工作有自己的想法和想法。“要搞科普,首先要知道谁是观众,不仅要照顾观众的需求,还要不要太刻意迎合观众,对话应该以平等的方式进行。”

当回答“为什么云不会落下”时,*林给了不同人群不同的答案。“对于儿童和青少年来说,我会说云就像柳絮、羽毛或棉花糖。它们非常轻,可以在空中漂浮很长时间。对于知道一些物理知识的中学生,他们将展开并解释空气阻力的原因。对于物理专业人员,我将编写演示公式,给出数学模型,并引导这一原理在科学研究中的经典应用。”

“为什么你用照相机拍一张电脑屏幕的照片,照片上会出现波纹?”在一个知识问答社区中,*林对这个问题的回答被评为“第一”,赢得了超过11000次的赞扬。*林从生活中常见的物体如窗纱入手,一步一步地论证其中蕴含的莫尔条纹理论,并写出了思考过程。“硬物理知识通常很无聊,但如果它与人们的生活联系在一起,就会吸引人们的注意力。”*林说。

"科学普及不仅需要传播知识,还需要传播科学思维."*林说:“在互联网时代,简单地获取知识很容易,但仅仅传播知识是不够的。我们希望通过回答读者在日常生活中的问题来激发他们的思考兴趣。"

晚上7点,天渐渐黑了。晚饭后,*林转身又向实验室走去。"我计划再忙两三个小时。"