于科研里找自我——记北京航空航天大学教授单光存

□ 汲晓奇

单光存

单光存笑起来会有一些腼腆，但隐隐还能看见一些意气风发的少年感。翻开他的履历，会发现这位青年科研者身上那种“恰同学少年，风华正茂；书生意气，挥斥方遒”的气息是有源头的：

18岁，他以优异的竞赛成绩保送进入西安交通大学教改试点班读信息工程专业，师从中国自动控制领域专家、中国工程院院士郑南宁；22岁，进入复旦大学就读凝聚态物理专业，师从中国有机电子学与柔性电子学的主要奠基者黄维院士；25岁，就职于上海市嘉定工业区集团开发公司，任中广国际广告创意产业基地项目主管，该项目被评为上海市嘉定区人民政府优秀重点示范项目；28岁，进入香港城市大学攻读博士，开始立足交叉学科，潜心从事精密仪器科学、MEMS器件/微系统与微纳集成制造技术、磁性信息功能合金材料与磁性传感器、量子传感基础理论和工程应用等领域研究工作；31岁，出国，加入德国马克斯—普朗克固体化学物理研究所；33岁，正式加盟北京航空航天大学，成为一位年轻教授。

在科研的道路上，单光存一直是鲜活畅快的。他既能专注严谨、脚踏实地，也爱接受新事物，挑战新方向；他既希望自己的研究成果能给予社会和国家实实在在的贡献，也希望自己能在科研路上变得越来越好。对单光存来说，只有在科学研究的道路上他才能找到自己最想要的样子。

与科研为伴

“在寻求真理的长河中，唯有学习，不断地学习，勤奋地学习，有创造性地学习，才能越重山跨峻岭。”我国著名数学家华罗庚的一席话向世人展示了一名科学家应该有的科研态度，一如单光存在科研路上做的那样，不断地学习，不断地探索，不断地去解科研上的谜题。

学生时代的单光存在学习能力上一直有着优异的表现，除了聪明以外最重要的是勤奋。在复旦大学读研究生期间，他在黄维院士的指导下较早地开展了纳米尺度单分子荧光共振能量转移谱（single-molecule FRET）技术的探索性研究工作，利用量子Monte-Carlo模拟方法深入地研究了半导体纳米晶-有机共轭聚合物的能量转移效率及其动力学行为，为FRET光谱技术在纳米生物光子学等方面应用奠定了基础。在香港城市大学攻读博士期间，他表现出了优异的科研能力，擅长从基本原理层面抓问题的本质，具备很强的创新思维和钻研精神。

MEMS传感器是随着纳米技术的发展而兴起的新型传感器，具有很多新的特性，相对传统传感器其具有更大的优势。在追求微型化的当代，其具有良好的发展前景，受到越来越多国家的重视。单光存早在攻读博士之前就已经关注到了MEMS器件的发展，并于2010年进入香港城市大学读博，对此进行深入研究。

在香港特区政府Research Grants Council（RGC）项目的资助下，单光存创新性地开展了基于硅隔离SOI耐高温RF-MEMS传感器的薄膜制备、高灵敏度芯片设计、高可靠传感器结构设计及封装测试等基础理论和工程实际应用等研究工作，在单晶硅基MEMS器件做出了一系列的突破性成果。他和香港城市大学的同事们首次研究分析了硅基方形板微谐振器MEMS在Lame振动模式和方形伸展模式下的晶体取向对其频率温度系数的影响，理论模型分析结果被实验测量数据所验证，相关研究成果发表在国际MEMS领域排名第一的IEEE MEMS 2013国际会议。除此之外，他还设计并参与制造了基于Silicon on Insulator（SOI）的Wine glass mode微谐振器MEMS，首次提出了非线性动力学模型研究分析其工作区域和非线性工作机制。

在太赫兹微机械波导器件的设计和微机械MEMS加工制作研究领域，单光存也做出了重要贡献，他参与研制了一系列高性能的D波段0.14THz和0.17THz频段的毫米波波段以及0.34THz的太赫兹微机械矩形波导器件。尽管单光存在微机电系统的突破性设计和微纳加工领域已处于国际水平，但他并不满足于此，因为他知道硅基MEMS和石墨烯基器件是未来通信电子电路系统微型化智能化的重要发展趋势。为了对硅基MEMS有更深的了解与研究，2012年单光存获得了香港城市大学的研究访问基金资助，赴美国哥伦比亚大学以访问学者身份从事合作研究，提出了若干高性能石墨烯光电子器件，并受邀撰写英文专著Graphene Science Handbook章节1篇。

科学的灵感，绝不是坐等可以等来的。一步一个脚印，单光存踏踏实实地走过了3年博士生时光。2013年10月，单光存进入德国马克斯—普朗克研究所进行博士后工作，合作导师Claudia Felser教授（APS fellow），所在团队主要从事MEMS器件/微系统领域、磁性合金材料及拓扑量子材料的设计与理论计算等领域的研究，在磁性信息功能材料和低维信息材料方面取得了原创性研究成果。基于在磁性功能合金材料和非晶合金材料领域取得的研究成果，单光存在今年7月份中国材料学会组织召开的2018中国材料大会上荣获了非晶和高熵合金分会的杰出青年科学家奖。

在科研的路上

科学没有国境，但科研者有祖国。近年来，随着国内吸引人才政策力度的加强，留学的青年科研者们纷纷选择回国。2014年，单光存结束了德国的工作回到祖国，分别于香港大学和香港城市大学展开研究工作。一年后，他入选北航“卓越百人计划”，正式加盟北京航空航天大学。

回国以后，单光存一直与美国哥伦比亚大学、法国高科综合理工大学、香港城市大学和德国马普所等全球知名一流大学和研究机构保持着密切广泛的研究合作，还承担了战略性国际合作创新项目，并曾在德国Saarland大学副校长Prof.Dr.Uwe Hartmann实验室做访问教授，在新型磁学结构的微纳传感器集成技术及纳米技术方面开展合作，积累了非常丰富的研究经验。

2016年，单光存入选国家“千人计划”青年项目，所带课题组主要研究致力于探索发展高精度测控技术、新型量子传感技术与人工智能技术。面向国家在高精度智能测控与量子调控技术领域重大需求，单光存团队在国内率先开展了基于量子闭环操控的原子自旋惯性与磁场测量技术研究；作为任务负责人承担了战略性国际合作创新项目“极低温区基准级测温系统”中的“高精度微波谐振测控技术”研究，引领了我国新型高精度智能测控技术的发展。

一直以来，单光存所作研究时刻跟着时代的发展走。通过科技改变世界，改变人类的生活是所有科研人员的追求，自然也是单光存的追求。如今，国家对于科技的投入力度越来越大，在这大好形势下，单光存认为科研者更应该脚踏实地地做出更多实用的科研成果。

目前，单光存的课题组正在主持承担国家重点研发计划海洋环境安全专项项目（课题四承担），重点研究如何从海水中“富集”放射性核素。自从日本福岛核电站泄漏事故之后，如何保障海洋环境核安全问题一直被国际上广泛关注。团队利用“第一性原理”计算进行分子设计和物化原理分析，设计制备新型功能化纳米杂化材料，利用材料结构、多重弱相互作用（氢键、范德华力和π-π共轭等）和化学功能团的多重协同作用，以期实现对海水中超低浓度放射性核素的高效富集，已发表SCI论文5篇，申请专利两项。除此之外，他们还开展了谱仪关键部件直接探测的新原理和解谱新算法研究。通过研究海水中放射性核素监测装置中的数字化多道脉冲幅度分析方法，实现了基于NaI(Tl)探测器的数字化多道能谱处理系统；同时正在积极开展符合与反符合法以降低测量本底，研发出具有核素分辨能力的智能型超低本底放射性核素探测器。

法国作家左拉说过：“生活的全部意义在于无穷地探索尚未知道的东西，在于不断地增加更多的知识。”单光存在科研上一直保持着无穷的好奇心和耐心，在生活上也一直保持着活跃的求知欲和探索。他擅长高科技产业战略咨询，关注新媒体行业的发展，业余只要有时间就会参加一些创新、创业的活动，香港和西安交通大学的企业俱乐部活动也都积极参加。尽管早已过了而立之年，但生活并未磨灭掉他身上的青春活力。怀抱着对科学的热爱与好奇，单光存正以更加饱满的精神状态奔跑在科研的道路上。