晶体世界的拓荒者——闵乃本

2018年9月17日，中国科学院院士、南京大学物理学院教授闵乃本在南京去世，享年83岁。他是晶体世界的拓荒者，也是拿着“放大镜”找人才的可敬师长。他常告诫年轻人：“坐得住板凳，才能拿得出成果。要有一个高尚的目的，去做对人类有贡献、对国家民族有贡献的事情。”

如今逝者离去，但他对科学的研究和追求永远激励着后来者。浩瀚宇宙中，一颗名为“闵乃本星”的小行星依然闪耀星空。

一

上世纪50年代末，闵乃本在著名物理学家、中国科学院院士冯端教授的带领下，闯入了当时国内尚是空白的晶体缺陷研究领域。他与同事们一起自行设计了我国第一台电子轰击仪，成功地制备了难熔金属单晶体，为开展晶体缺陷研究开辟了一条道路。

从上世纪70年代起，闵乃本开始对晶体生长进行研究。1982年，他的41万字的专著《晶体生长的物理基础》问世，成为当时国际上第一本全面论述晶体生长的理论专著。

1983年，闵乃本去美国犹他大学做访问学者期间，成功解答了“晶体表面粗糙化”这一难题，成果被国际晶体生长学界誉为“近10年来晶体生长理论领域最具有突破性的成果”，他也因此获得美国“大力神”奖。鉴于闵乃本出类拔萃的研究业绩，美国晶体生长协会副主席罗森伯格教授主动提出要与他签订10年工作合同，劝他留在美国继续研究。面对美国优越的生活和工作条件，面对这个许多人梦寐以求的机会，他没有心动，而是毅然踏上了归国之路。

“1984年，中国发生的两件大事鼓舞了我，使我感到自己的学术设想有了实现的客观条件：一是中央决定建立国家自然科学基金会，二是南京大学固体微结构物理国家重点实验室成为国家计委确立建设的首批4个国家重点实验室之一。自古以来，中国知识分子毕生最大的追求，就是能将自己的知识贡献给祖国和人民。我的童年时代，正值日寇侵略中国，山河破碎，生灵涂炭，幼小的心灵萌生了振兴中华的理念。如今，中国知识分子迎来了振兴中华、实现理想的大好机遇，我当然应该选择回来。”闵乃本多次这样表明自己的心迹。

也是在1984年，科学家发现了物质的一种新的形态——准晶。此后不久，闵乃本提出设想：“是否可将准晶结构引入到介电体超晶格中，构建准周期超晶格？”当代信息产业的基础是微电子产业和光电子产业。微电子产业的基础材料是半导体，而光电子产业的最重要的基础材料是介电体。所谓介电体，是一类不导电但透明、具有特殊光电功能的晶体。通常，材料科学家追求材料结构、成分的均匀性，而闵乃本的课题组在均匀的介电体材料中引入了不均匀性，并且这种引入的不均匀性是有序的，于是在这种材料中就出现了全新的性能和效应。

从1986年开始，闵乃本课题组研究的就是介电体超晶格材料的设计、制备、性能和应用。通过19年的努力，使得这类材料从冷门变成国际热门领域，使得在光电子学、声电子学、材料科学的交叉领域诞生了一门被称为“畴工程学”的新生学科。美国斯坦福大学费耶尔教授的说法也许能代表国际学界的评价：“闵教授和他的同事在这个领域作出了许多开创性的贡献。”

二

“1984年，我已经49岁了，意识到自己最富创造力的年华已经流逝，不可能一个人单枪匹马地完成全部的学术设想。1986年，当我决心实现自己的科学设想时，就决定通过建设团队来完成，通过招收研究生，边培养人才，边推进研究工作。”每次站在领奖台上，闵乃本最喜欢说的还是他的“团队”。

南京大学毕业的朱永元在苏州一家工厂工作3年后，被闵乃本慧眼识才，招进了课题组；“老三届”毕业生祝世宁，年轻的陆亚林、陆延青也相继进入闵乃本的团队，成为他的博士生。陆亚林曾回忆说，1988年，他在浙江大学获得工学硕士后，慕名想到闵老师门下攻读博士学位，但又顾虑重重，担心自己的物理背景不够。他怀着忐忑不安的心情给闵乃本写了一封信，出乎他预料的是，闵乃本很快就亲笔回信，对他鼓励有加。陆亚林的人生也因为这一封信而发生了根本性的改变。1999年后，课题组又先后引进了非线性光学专家王慧田教授和固体激光技术专家何京良教授一起进行合作。就这样，一支理工相结合、知识与年龄结构合理的团队开始了漫长而艰辛的攀登之路。

在闵乃本看来，一个学术团队的发展，不是随意招一批人、添一批设备就可以实现的事情，而是一个包括学科知识、实验技能、研究成果等不断积淀的过程，还包括学术传统、学术氛围、科学精神的传承。置身在一个学术氛围良好的群体中，青年人就有可能在较短的时间内作出突出贡献。上世纪80年代，国内一般的科研论文都是用中文撰写，但朱永元师从闵乃本读研究生时，第一篇公开发表的论文就被要求用英文写作。闵乃本这样告诫他：“我们的工作应该拿到国际上去竞争！”朱永元还回忆说，闵乃本指导学生的方式是与学生在一起讨论，提出的问题切中要害，常常让学生回答不了，却每次都能受到启发，向更深的地方钻研。团队的成员王牧，1991年成为国家攀登计划的课题负责人时年仅29岁；陆亚林也是30岁不到就负责国家“863”计划课题。这样的举动，在上世纪八九十年代，完全算得上是大手笔。

不仅要留住人才，还要对人才进行培养。当自己的学生留下来成为合作者后，闵乃本不遗余力地帮助他们走出国门，拓宽视野。在他的鼓励和推荐下，课题组的每一位成员都在工作两三年取得一些成就后，以专家身份赴欧美等国的知名研究组从事合作研究。理论和实验能力兼备的陆延青，毕业后到美国的大学工作了一段时间，之后进入美国高技术公司从事实际的研究开发工作，积累了丰富的光电子产业经验。陆延青说：“即使在国外的那段时间，我也没有真正离开过南大，而是一直通过电邮与闵先生研究组保持着密切的联系。而在美国的那一段阅历，已经成为我现在从事科学研究的一种重要积累。”

三

“科学精神是进取精神，是坚持到底的精神。一百步走完了九十九点九步，仍然无法得到准确的结论。对一个课题的研究，只有得到彻底的结论才能松一口气。”这是闵乃本经常对学生们说的话。

1990年，闵乃本和朱永元提出多重准位相匹配理论，预言在一块准周期的介电体超晶格材料里面可以出现多种波长，即多种颜色的激光。论文在国际学术刊物《物理评论B》上发表后，并未引起学术界的重视。闵乃本意识到：一个理论要得到国际上的承认，没有实验的验证不行。于是，他下定决心要制备出准周期的介电体超晶格。其后的两年里，课题组一直在思考制备介电体超晶格的新工艺，却总也没有找到突破口，这也是他们在19年的科研中最为苦闷的时候。

当时，课题组的实验条件非常简陋，实验验证很困难。可是，闵乃本并没有退却，仍然决心制备准周期超晶格来检验自己的理论。1992年，他到香港中文大学访问，一面讲学一面在空闲时翻阅最新的物理学杂志。有一天，他忽然看到一篇报道说日本科学家利用半导体平面工艺制成了周期结构光波导，实现了激光倍频。“半导体平面工艺任何图样都能做，既然周期结构能行，那准周期也应该能实现！”这个想法一下触发了闵乃本的灵感，他赶紧把这篇文章传真到祝世宁的实验室，让他考虑一下这种方法。祝世宁很快反应过来，开始探索制备超晶格的新技术。他和实验室其他人员一起设计图案、光刻、做电极……终于，研究组于1997年实现了两种波长（即两种颜色）激光的同时输出，多重准位相匹配理论得以验证。论文发表后，这一领域逐渐成为热门，并得到国际学术界的公认。2005年，他们又研制成功了全固态超晶格三基色激光器，在一台激光器上同时得到红绿蓝三种颜色的激光，得到了国内外学术界和工业界的赞誉和关注，还取得了4项国内发明专利和1项美国发明专利。

凭借研究成果《介电体超晶格材料的设计、制备、性能和应用》，闵乃本与他的团队终于荣获2006年国家自然科学奖一等奖。此前，这一奖项已连续两年空缺。

“板凳甘坐十年冷。”走上这个高高的领奖台，闵乃本和他的团队用了整整19年。他坚持真理、追求科学的人生态度，成为当代知识分子的榜样。2013年，经国际小行星中心和国际小行星命名委员会批准，命名国际编号199953号小行星为“闵乃本星”。如今逝者离去，“闵乃本星”依然闪耀。