周振佳:让世界因为我的工作,而有一点不一样

原子级厚度的二维材料是近几年材料科学的研究热点,周振佳用一种很有趣的方式来解读自己的研究成果:“二维材料具有非常高的自由度,可以把不同性能的材料像玩乐高积木一样堆在一起,只不过我们堆叠的是原子级乐高。基于目前的技术只能在一两块‘乐高’间堆叠的难题,我们提出建立材料库的方法,能够堆叠多种不同的材料,甚至是超导材料和磁性材料,形成可控的晶圆级的大小。”

前言:2023年12月7日,2023年度京博科技奖-化学化工与材料京博优秀博士奖公布了获奖名单。

“京博科技奖”是山东省乐安慈孝公益基金会设立,山东京博控股集团有限公司资助,由山东省乐安慈孝公益基金会与中国化学会联合举办的全国行业科技大奖,旨在表彰化学化工与材料领域做出突出贡献的优秀人才,以激励更多的科技工作者投身创新。

京博科技奖下设京博科技卓越奖、京博科技创新奖、京博科技进步奖和化学化工与材料京博优秀博士奖4项子奖。化学化工与材料京博优秀博士奖每年评选一次,共设1-2位金奖,5位银奖,10位铜奖。

“科研工作最主要的是要纯粹,人纯粹、事纯粹。”

很难想象这样阅尽千帆而又归于平静的话出自一个喜欢米奇蝴蝶结的姑娘口中。京博科技奖-化学化工与材料京博优秀博士奖银奖获得者周振佳,把甜美和严肃两种截然不同的气质完美融合,别人颇为头疼的试错实验,她觉得“十分上瘾”,甚至于在组装实验仪器中找到了十足的乐趣。

将二维材料化为可堆叠的“原子级乐高”

自石墨烯发现以来,二维材料就一直是材料科学的研究热点,将不同的二维材料集成到一起的范德华异质结,近年来受到广泛关注。在周振佳的工作被报道之前,没有任何一个工作能将如此多种类的二维材料可控堆叠到异质结中的,并且可以做到晶圆级的样品。

只有把科研的实验当成探索的乐趣,那开花结果便也成了顺理成章的事情,周振佳在导师高力波教授带领下,于国际顶级学术期刊《自然》(Nature)发表了题为《堆垛生长晶圆级二维材料范德华超导异质结》(Stack growth of wafer-scale van der Waals superconductor heterostructures)的博士论文。

原子级厚度的二维材料是近几年材料科学的研究热点,周振佳用一种很有趣的方式来解读自己的研究成果:“二维材料具有非常高的自由度,可以把不同性能的材料像玩乐高积木一样堆在一起,只不过我们堆叠的是原子级乐高。基于目前的技术只能在一两块‘乐高’间堆叠的难题,我们提出建立材料库的方法,能够堆叠多种不同的材料,甚至是超导材料和磁性材料,形成可控的晶圆级的大小。”

“原子级乐高”解锁芯片发展新方向

周振佳的工作不仅实现半导体PN结晶圆的构建,与此同时,在全球首次实现晶圆尺寸的超导约瑟夫森结构建,为量子计算研发领域提供坚实的材料基础。她的研究成果也让二维异质结研究不再局限于研究室,而是能真正走向规模化、产业化。

目前我们使用的电子产品中的芯片还是三维材料,二维材料具有更高的集成度和更低的功耗,是未来芯片发展的重要方向。

从实际生活和国家发展的角度更能理解这项研究的意义,生活中随处可见的手机、当下热门的量子计算,再到太空飞船都需要集成电路的支持,全部需要周振佳他们所做的二维材料,其成果可以将集成电路中的芯片在极小体积的基础上保持高效运作。

在周振佳的期待里,希望看到科幻世界里由二维材料集成的、扁平透明的电子产品。更重要的是,她希望自己的研究能帮国家解决更多问题,成为助力企业、国家发展的战略新兴材料。

从科研经历的至暗时刻走向开花结果

科研世界里,好像“柳暗花明”前总要经历一番“至暗时刻”,而周振佳的“至暗”非常特殊。

其实周振佳研究方向是半路出家,这导致她无论是实验室的基础设施操作还是材料科学所需的自主实验设计都难以完成,因而备受打击,她甚至抗拒走进实验室。“把精力放在最重要的事情上,做科研最忌讳想太多”导师高力波教授的话让周振佳开始反思。自己本就喜欢在琢磨和改进设计中寻找新乐趣,何必为细枝末节而阻断真正想做的事情。

强大的内核让周振佳迅速调整状态,在国家发展的迫切需求下,她始终记得导师的话:我们就是要做别人做不到的工作,困难正是这个工作的意义。为二维材料科学的研究提供一个全新的方法和视角,为后续的研究和应用提供价值成为她努力的方向。

周振佳却将自己的工作描述为“站在巨人的肩膀上看世界,做别人做不到的事情”。她将自己的科研态度和生活态度融为一句话:“努力寻找生命中更加根本的东西,更好地去做自己”。周振佳希望自己未来可以去高校当独立的科研项目负责人,继续奋斗在科研一线。希望自己的研究成果不仅仅具有前沿性,更具有可落地的实际意义,真正投入到生产生活中,让世界因为自己的工作,有一点不一样。

相信这个质朴的愿望会伴随着她热忱的科研工作逐步实现。

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