“90后”追光者：挑战科学极限

此前，戴庆课题组成功创制极化激元晶体管。今年2月，相关论文发表于《科学》，胡海是这篇论文的第一作者。

围绕极化激元晶体管的工作始于2020年。当时，他们与合作者计划进行以石墨烯、氧化钼等材料为基础的极化激元器件研究，以期在纳米尺度上对光的传输进行操控。“随着研究深入，我们发现课题面临的结构难点比想象的更多。”胡海回忆道。

科研团队首先从科学上发现了一种被称为“拓扑转变”的新奇现象。基于这一现象，他们进一步开发出新型极化激元晶体管器件。

“我们没有拘泥于新奇现象，而是着眼于新器件的创制，通过实验不断优化材料堆叠顺序、沟道尺寸、电极设计等。”胡海表示，“我们测试了几十个器件，充分验证了性能的可靠性。”

收到审稿意见时，正值2023年春节。“包括戴老师在内，当时我们都‘阳’了。除夕那天，我们开了线上会议，伴随着春节晚会和此起彼伏的咳嗽声，对文章细节进行充分研讨，以追求完美的极致态度修改文章。”胡海说。

研究成果的取得离不开中国科学院青年创新促进会（以下简称青促会）研究项目的助力。2022年，胡海成为青促会会员。此后的4年里，他每年都能获得20万元研究经费和绩效补贴。此外，他还有机会通过这一平台与院内青年科研人开展交流合作。

国内外紧密合作是关键一环

自2012年回国加入纳米中心，戴庆从零开始建立起课题组，深耕极化激元领域10余年。目前他们正在筹建中国科学院纳米光子材料与器件重点实验室。

长期的海外求学和工作经历让戴庆深刻感受到，在抢占科技制高点的研究工作中，合作必不可少。此次课题组半年内在《科学》发表的两篇论文，都离不开与国内外专家的紧密合作。

今年3月，郭相东获得青年科技人才中长期出国（境）培训专项资助，带着科学上的奇思妙想前往香港大学进行访学，寻求与在极化激元、超构材料等领域内久负盛名的张霜团队开展合作的机会。

来到张霜课题组前，郭相东已在纳米中心基本完成了前期实验。随后，双方在优势互补下成功完成这项工作的最后一块拼图。

而极化激元晶体管工作则是全球光电互联领域的制高点。2020年初，通过中国科学院国际合作交流项目，胡海前往西班牙光子科学研究所，与光子领域著名理论学家Javier Garcia de Abajo课题组展开合作。

“虽然由于新冠疫情致使交流时间缩短为3个月，但这段学习经历让我对极化激元理论知识体系有了进一步的认识。”胡海说。

最终，双方合作首次报道了极化激元的“面内负折射”现象，为构筑极化激元晶体管打下了材料基础。相关成果与知名学者、美国科学院院士Dmitri Basov的成果，以“背靠背”形式在《科学》发表。这意味着中国科研团队跻身国际前列。

拼搏进取的科研氛围、优异的科研平台和充分的科研保障条件，激发出实验室一批年轻“追光者”挑战科学难题的勇气。

除了胡海和郭相东之外，他们的师妹、特别研究助理吴晨晨在硕博连读的5年时间里，专注于极化激元增强液相红外光谱这项工作，逐步攻克每一个难题，最终成功研发出石墨烯增强的液相红外传感器。相关成果已发表于《先进材料》。

年轻的追光者们共同的体会是，面向未来的科学研究，不仅需要埋头苦干，更要有国际化的视野，既要善于从科学研究中判断产业技术发展趋势，也要善于从产业需求中提炼关键科学问题。

随着后摩尔时代的到来，光子的纳米尺度调控成为抢占光电融合领域科技制高点的基础。“作为国家战略科技力量的‘国家队’‘国家人’，我们始终心系‘国家事’、肩扛‘国家责’，力争围绕高性能光电芯片的国家战略需求作出贡献。”戴庆表示。