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《大先生》褚君浩院士:一株小草的“追光”人生

IP属地 中国·北京 北京卫视 时间:2025-11-25 16:20:35

当红外相机清晰呈现手臂血管的热力图,当风云卫星穿透夜色捕捉台风轨迹,当手机测温仪精准感知体温变化,这些融入日常与国之重器的科技背后,站着一位深耕红外领域半个多世纪的“追光者”。《大先生》第四季第十二期,有幸邀请到了红外物理和半导体物理学家,中国科学院院士,中国科学院上海技术物理研究所研究员褚君浩先生,让我们走进他的科研人生,看他如何以“小草”般的坚韧扎根科研,让中国红外技术从跟跑迈向领跑,照亮家国大地与浩瀚苍穹。


校园寻根:图书馆里萌芽的物理梦

桂香萦绕的徐汇中学校园,总能勾起褚君浩院士的诸多回忆。“我从初三到高中毕业都在这里,对学校感情很深,我的价值观、人生观,还有对科学的热爱,基本都是在这四年里形成的。”作为母校,徐汇中学不仅承载着他的青春,更孕育了他最初的科研梦想。

校园深处的图书馆,是他少年时最珍视的宝藏。“这房子有100多年历史了,一建校就有,我经常来借书。”在这里,《天文学》、《原子物理学》、《科学家奋斗史话》等书籍是他的精神食粮,居里夫人等科学家的传记更是让他对科研之路心生向往,他还写下了一本厚厚的读书笔记——从1960年10月到1961年5月,三万多字的内容里,字里行间都是少年对物理知识的渴求。

也正是在这里,一个强烈的念头在褚君浩院士心中扎根:“当时看物理教材,从库仑定律到法拉第电磁感应定律,上面全是外国科学家的名字。”这份发现让他既遗憾又不甘,随即在笔记里写下誓言:“具有悠久历史的中国,在定律的队伍中竟没有一条以中国人命名的定律,对任何一个具有民族气节的人来说,都是最大的刺激和打击。我们要争口气,要在最短的时间内,达到在定律的队伍中,要有和人口比例相符合数量的定律是我们伟大的中国所发现的,我们要为伟大的祖国争得荣誉。”


这份执念,让他在高考时坚定地“非物理不学”,填报了复旦大学、华东师范大学、上海师范学院的物理系。虽然因作文失利与理想学府失之交臂,进入上海师范学院物理系,但他也没有因此气馁:“就像看交响乐,复旦大学是前排位置,上海师范学院是后排,但听到的旋律是一样的。只要努力学,在哪都能学好物理。”这份从容背后,是少年早已立下的远志。

科研攻坚:磨薄样品算出“红外金标准”

带着这份执着,1978年,褚君浩迎来人生的关键转折。他考入了上海技术物理研究所,师从中国半导体学科与红外物理技术奠基人汤定元先生。刚入师门,汤定元先生便将一个世界级难题交给了他,研究碲镉汞材料的本征光吸收光谱,找到那个国际学界始终未能捕捉的“拐点”。

什么是碲镉汞?它是红外探测器的核心材料,被褚君浩形象地称为“光的翻译官”—— 它能听懂红外线的“语言”,并将其转化为仪器可识别的电信号。但要掌握它的特性,必须先找到其吸收光谱的“拐点”—— 这个拐点对应的波长,正是决定材料性能的 “禁带宽度”,只有找到它,才能让碲镉汞真正发挥作用。

要找到“拐点”,首先要解决样品打磨的难题。“做光学实验,样品必须磨得很薄,不然吸收系数大的光穿不过去。”褚君浩回忆,当时的碲镉汞样品极其昂贵,购买的话一片就要1000美金。更难的是打磨过程:要将1毫米厚的样品磨到10微米以下,稍不留意就会破损。他只能先用玻璃底板当磨盘,铺着金刚砂,以“8字形”手法手工打磨,一片样品往往要磨上好几天。


最困难的是样品磨到50微米左右时,极易碎裂。“我当时琢磨了很久,突然有个灵感 —— 在样品四周围上胶,相当于把样品保护起来了,再往下磨时,边上的胶跟这个样品一起下去就不会破了。”凭借这个创新方法,褚君浩院士最终将样品磨到了10微米以下,这方法至今仍是实验室的规范工艺。

在研究所多方支持下,褚君浩院士打磨了数百个样品,历经几千次试验,终于绘制出世界上最完整的碲镉汞红外本征光吸收光谱图谱,成功找到了那个国际上无人破解的“拐点”。在此基础上,他与徐世秋先生、汤定元先生共同提出了碲镉汞禁带宽度关系式——CXT公式。这个以三人名字首字母命名的公式,它就像一套 “精准导航系统”,让科研人员无需再试错,大大节约了时间和成本。

如今,CXT公式已成为国际红外研究领域的“金标准”,被收录进国际著名科学手册,像风云卫星、月球车上的红外探测器,都离不开它的理论支撑。而这份从“磨样品”到“定标准”的突破,不仅让中国红外研究有了自己的话语权,更让褚君浩院士站在了国际学界的聚光灯下。


小草精神:向下扎根,向上生长的追光者

CXT公式的国际影响力,为褚君浩院士带来了更多机遇。上世纪80年代,他以访问学者身份前往德国,成功解决当地红外领域的技术难题——对方以优厚条件挽留,但导师汤定元先生的叮嘱,以及父母的牵挂,时时刻刻的提醒着他。

最终,褚君浩院士选择回国,对碲镉汞窄禁带半导体物理开展系统的研究。近年来,国际上红外技术竞争加剧,“碲镉汞的材料技术、器件技术我们还在跟跑,想买四英寸的设备,人家都不卖,只肯卖小尺寸的”。褚君浩院士团队与合作单位一起画图纸、调参数;没有经验,就像当年磨薄碲镉汞样品一样,从材料生长规律摸起,在实验室里反复试错。

这份啃硬骨头的韧劲,正源自“小草精神”,他说:“我情愿做一棵小草,小草看起来很普通,但它有几个特点:一是扎根,根深深地扎在泥土里;二是坚韧,春风吹又生;三是它不和别人比高低,默默无闻,却能为大地增添份生机。”他认为“做科研也是这样,要像小草一样,把根深深地扎在基础研究和国家需求的土壤里,耐得住寂寞,坚韧不拔地生长。”

最终在褚君浩院士团队和合作单位如小草般坚韧的不懈努力下,成功研发出具有完整知识产权的分子束外延设备,为中国红外技术的自主化打下坚实基础。

从徐汇中学图书馆里的追梦少年,到实验室里破解国际难题的科研者,再到推动中国红外技术走向世界的领路人,褚君浩院士用一生诠释了“追光者”的意义。


更多精彩内容,11月25日21:05分,锁定北京卫视《大先生》第四季第十二期,看这位“小草院士”如何以小草之坚韧扎根,以赤子之初心追光,让中国科学的光芒,既照亮民族复兴的道路,也为人类探索未知贡献智慧。

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