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134期丨科研比游戏好玩,你来玩吗?

新闻|2018-04-26 14:50
来源:星辰在线 | 作者:边润鹏 | 编辑:李林

  星辰在线4月26日讯(星辰全媒体记者 边润鹏)刘振兴在基础光学领域中的结构光场的产生和操控方向取得了突破性成果,出乎意料的是,他年仅21岁,本科生。

他说:科研比游戏好玩,你来玩吗?

(刘振兴,21岁的本科生,目前已发表国际高水平SCI论文7篇。

本科生做科研

初次与刘振兴见面,他脸上还带着一丝未褪尽的青涩与稚嫩。今年七月份,他将赴美国科罗拉多大学博尔德分校直博,在纳米光子学和超材料领域上追求他的未来。

2015年,刘振兴在湖南大学物电院实验室遇见了师兄何勇礼。两人同为本科生,一位2014级读大二,一位2012级读大四,同在3月份通过“本科生科研能力提升计划”进入自旋光子学实验室。几个月后,何勇礼、刘振兴分别以第一、二作者在《Optics Letters》上发表了题为“Higher-order laser mode converters with dielectric metasurfaces”(基于电介质超表面的高阶激光模式转换器)的学术论文,本科生在《Optics Letters》这样的光学顶级期刊发表论文在物电院还是第一次。

2015年11月,师兄何勇礼被保送研究生后,刘振兴开始独自一个人在实验室,借助光学领域论文推导新公式,他开始攀登基础学科的科研高峰。两年内,通过不断地实验和公式推导,刘振兴取得了突破性的进展。

(湖南大学物电学院通过“本科生科研能力提升计划”涌现出一批取得突出成绩的优秀本科生,刘振兴,右三。)

那是2016年7月放暑假的前几天,刘振兴意外发现,“把公式的这一部分和另一公式的那一部分结合可能有不一样的结果”。经过复杂实验之后的结果让他大为激动,光束通过玻璃片中结构后的成像数据正是他想要的,这种美感也立刻被他捕捉到。

半年后左右,刘振兴的一篇题为《Generation of arbitrary vector vortex beams on hybrid-order Poincare sphere》(混合阶庞加莱球上任意矢量涡旋光束的产生)的第一作者论文发表在物理学一区期刊《Photonics Research》上,并作为封面文章被推荐,受到了国际同行的广泛关注。

很难粗略地用语句解释刘振兴这一研究的重要贡献。在这篇论文中,刘振兴通过设计一种微纳结构,用两块小小的玻璃片实现了具有任意偏振形态的高质量矢量涡旋光束。而矢量涡旋光束作为一种新型激光束,在生物光子学等领域有着巨大的应用价值。

目前,基于空间光调制器等方法均可产生矢量涡旋光束。然而,这些方法所产生的矢量涡旋光束限于特定的偏振态、低损伤阈值等缺点,他提出的方案成功地克服了这些缺点。

(刘振兴连续两次作为优秀本科生代表在省物理学术年会上作成果汇报,其研究成果在激光加工、量子信息等方面有重要应用前景。)

而这一理论的应用价值,湖南大学物电学院院党委书记张泽麟告诉星辰全媒体记者:“现在智能手机是用集成电路制成的芯片,矢量涡旋光束在将来很有可能成为量子信息时代集成光路数据传输的重要载体。集成光路,是集成电路的‘升级版’。”

无独有偶,2017年5月,刘振兴再次以第一作者的论文“Geometric phase Doppler effect: when structured light meets rotating structured materials”(几何相多普勒效应:当结构光遇见旋转的结构材料)在美国光学学会(OSA)旗下期刊《光学快报》上发表,提出并实现了一种新的多普勒效应:几何相多普勒效应。

年仅21岁的他,已发表国际高水平SCI论文7篇,主持国家级SIT项目1项。由于上述成果及此后一系列贡献,刘振兴获得了美国大学的全奖offer。

接受专访作感言时,他说了一句让人印象深刻的话,“路之所以遥远,是因为我们从未迈开第一步”。

(刘振兴常在的两个地方,实验室和办公室,这是在办公室里写论文。)

*备注:《Optics Letters》是美国光学学会(OSA)于1977年创办的物理-光学科学期刊,涉及的研究领域覆盖光学科学各个领域,目前影响因子为3.292。

科研比游戏好玩

科研,可以说是一种纯粹的学问。因为纯粹,故而美妙。刘振兴不是第一次享受单纯追求学问上而带来的变化。

在高中年级,老师们不只一次说过“高考改变命运”,刘振兴的高考改变了人生起点,这是一次。再早一点是他初中的时候,努力学习让他从乡村来到城市。

刘振兴于1997年出生在衡阳县的农村家庭,父母常年远在外地建筑工地打工,家中只有年迈的外公外婆,可以说他是现代典型的留守儿童。

(除了做实验,刘振兴阅读了大量的学科论文以弥补本科生知识基础的相对薄弱。)

这种成长环境中的孩子,学习上、性格上、成长上的好坏只有靠自己。刘振兴便从这种环境中练就出了自觉与自强,使得他在初升高考试中能顺利考入衡阳市一中,再之后又以优秀的成绩考入湖南大学物电学院。

刘振兴一直说自己挺幸运的。因为自2015年3月起,湖南大学物电学院实施“本科生科研能力提升计划”,以引导青年学子追求科学理想,激发创新意识。刘振兴是第一批,与其他200余名本科学生加入到老师的研究项目中。

刘振兴告诉星辰全媒体记者,“我觉得科研绝不仅仅只是大师们的事情,本科生虽然基础相对薄弱,但他有这个灵感完全可以跟着老师把智慧转化成实际的科研成果。”他顿了顿,说道,“要知道,爱因斯坦研究出E=MC²时,也就26岁。所以,年轻人做科研绝不是问题。”

当然,刘振兴有的不尽然是机遇,反而,机会往往是留给有准备的人。他几乎每天都泡在实验室。一般情况下,一个大实验需要测十组左右的数据,一开始,一个半月过去,他连一组完整的数据都没能测出来,但继续在实验室里苦战。刘振兴的实验过程是用三维调整架一微米一微米地进行精确移动,为了得出一个实验结果,他整整做了长达4个月。

(用激光偏振器做实验的刘振兴,全神贯注。

湖南大学物电学院的老师很透彻地看到本科生做科研的一些优势:激情、时间、灵感。2018年4月25 下午,湖南大学物电学院举行2017年度本科生科研能力提升计划表彰会,星辰全媒体记者在会上听到物电学院院长文双春说,“你可以进去认真做事,当然,你也可以选择进去打打酱油。”

刘振兴是一个个性比较独特的人,他选择去做一件事的原因是看能否得到好的结果。进入实验室后的三个月内,他说也是在打酱油,大部分时间是在旁边看师兄师姐们实验操作过程。不过,他觉得做科研会有结果,玩游戏只是浪费时间,“科研比游戏更好玩”,刘振兴微笑道。

但他绝对不是那种只埋头做题的学生形象。他爱好电影,爱打篮球,他和导师交流的另一种方式是在篮球场上对决一场,释放实验中的苦闷。更说多一些,他是一名音乐青年,喜欢听也喜欢唱。有一年期末前他心中特别烦闷,因为论文改了几十遍,改到不想看,最后,他爬上岳麓山放肆来了一场高歌,然后再次投入到实验中去。

(刘振兴热爱体育,喜欢打球和跑步,这是参加岳麓山的长跑比赛并得奖。)

他年轻、简单、青涩,更重要的是,作为一名年仅21岁的青年,还有着一种科研人追求学问的纯粹、质朴之心。

追求纯粹感

刘振兴在基础学科光学领域上取得突破成果后,告诉家人,他们听得并不明白。但他说要去美国留学后,家中父母懂了,为他开心。

经历这些通过科研带来的变化,刘振兴自己也打心眼儿开心,但并不过度。他向星辰全媒体记者分享了很多有趣的事,像他的导师罗海陆教授,生活中是一个有点羞涩的人,“学问之外他跟别人讲话都感觉很害羞的那种,喜欢低调,学院有什么要出面的事他都会推掉。”

(刘振兴经常性地向导师们汇报实验数据,并请求指点方向。)

谈起自己的导师,他总是带着各种夸赞的词语,也尤为敬佩导师谦逊和低调的科研态度。“与科研无关,和我的工作无关,都不去理它,因为这是没有意义的,耽误时间。”刘振兴告诉星辰全媒体记者。

在他心中,这是真正的科研人,他也希望成为像导师一样的,“怎么说呢,就是心无杂念,就是心一定要无杂念。”

刘振兴也说,并非是天赋,或者是与雄心壮志结合的不可阻挡的意志力,使得他现在、以后去做科研。“可能我现在有一丁点儿成果,但说不定什么时候会在一个地方停滞不前,一年、十年也是有可能。”所以,使他可以跨越知识领域看不见的但是难以克服的边界,仅仅是初心,全心全意的喜欢科研,“科研这个过程,有点像登山,在爬山的过程中是很辛苦的,但当你爬到山顶之后,那种感觉是特别刺激,特别有成就感。”

(湖南大学物电学院的实验室是刘振兴的世外桃源。在这里,他可以心无杂念做科研。)

星辰全媒体记者问,“那你是否已准备在这座高不见顶的山峰中一直攀登上去”,他说,“我做好准备了”。

刘振兴一直觉得湖南大学物电学院的这个实验中心,像一个世外桃源,一关门,整个世界只有自己和实验。他寻常最喜欢的两个地方,一个是实验室,一个是办公室,而两个地方隔门相对。从进入实验室那一天开始,课时外和寒暑假他基本上是在这两个地方。说这些时,他正坐在教室般大小的办公室里,里面是现代办公环境的格子间,只有自己,低头抬头间也全是文献资料。在这个过程中,他发现了美好的东西,“因为简单,就是一件美好的事情。”

“我觉得自己有今天的成绩其实是来于湖南大学这一平台,最应该感谢的是导师罗海陆教授和文双春院长,还记得当时最流行的一句话是‘院长叫你去实验室’。”刘振兴稍微停顿,似酝酿心中的情绪说,“现在我快毕业了,虽然心中有说不尽的不舍,但更多的是感谢我的母校。”

离七月份毕业只有两个月左右,他忙着毕业论文,忙着带师弟师妹做实验。即将赴美,然后进入另一个大的研究平台,他并没有好高骛远,依然保持着学生的谨慎,“希望我博士顺利毕业吧,慢慢学,慢慢做。五年后再回国,再继续学,继续做吧。”刘振兴冲星辰全媒体记者微微一笑道。

(星辰全媒体记者与刘振兴(左二)、湖南大学物电学院院党委书记张泽麟(右二)的合影。)

    自在星辰原创报道 第一百三十四期

    总策划:何旭

    执行策划:郑文新、王重浪、林之乐

    监制:何乐、王希文

    文/边润鹏 图/受访者提供 编/陈宇 校/罗罗君


标签:刘振兴;本科生科研提升计划 
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