134期丨劉振興:科研比遊戲好玩,你來玩嗎?


劉振興在基礎光學領域中的結構光場的產生和操控方向取得了突破性成果,出乎意料的是,他年僅21歲,本科生。

他說:科研比遊戲好玩,你來玩嗎?

134期丨劉振興:科研比遊戲好玩,你來玩嗎?

(劉振興,21歲的本科生,目前已發表國際高水平SCI論文7篇。)

本科生做科研

初次與劉振興見面,他臉上還帶著一絲未褪盡的青澀與稚嫩。今年七月份,他將赴美國科羅拉多大學博爾德分校直博,在納米光子學和超材料領域上追求他的未來。

2015年,劉振興在湖南大學物電院實驗室遇見了師兄何勇禮。兩人同為本科生,一位2014級讀大二,一位2012級讀大四,同在3月份通過“本科生科研能力提升計劃”進入自旋光子學實驗室。幾個月後,何勇禮、劉振興分別以第一、二作者在《Optics Letters》上發表了題為“Higher-order laser mode converters with dielectric metasurfaces”(基於電介質超表面的高階激光模式轉換器)的學術論文,本科生在《Optics Letters》這樣的光學頂級期刊發表論文在物電院還是第一次。

2015年11月,師兄何勇禮被保送研究生後,劉振興開始獨自一個人在實驗室,藉助光學領域論文推導新公式,他開始攀登基礎學科的科研高峰。兩年內,通過不斷地實驗和公式推導,劉振興取得了突破性的進展。

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(湖南大學物電學院通過“本科生科研能力提升計劃”湧現出一批取得突出成績的優秀本科生,劉振興,右三。)

那是2016年7月放暑假的前幾天,劉振興意外發現,“把公式的這一部分和另一公式的那一部分結合可能有不一樣的結果”。經過複雜實驗之後的結果讓他大為激動,光束通過玻璃片中結構後的成像數據正是他想要的,這種美感也立刻被他捕捉到。

半年後左右,劉振興的一篇題為《Generation of arbitrary vector vortex beams on hybrid-order Poincare sphere》(混合階龐加萊球上任意矢量渦旋光束的產生)的第一作者論文發表在物理學一區期刊《Photonics Research》上,並作為封面文章被推薦,受到了國際同行的廣泛關注。

很難粗略地用語句解釋劉振興這一研究的重要貢獻。在這篇論文中,劉振興通過設計一種微納結構,用兩塊小小的玻璃片實現了具有任意偏振形態的高質量矢量渦旋光束。而矢量渦旋光束作為一種新型激光束,在生物光子學等領域有著巨大的應用價值。

目前,基於空間光調製器等方法均可產生矢量渦旋光束。然而,這些方法所產生的矢量渦旋光束限於特定的偏振態、低損傷閾值等缺點,他提出的方案成功地克服了這些缺點。

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(劉振興連續兩次作為優秀本科生代表在省物理學術年會上作成果彙報,其研究成果在激光加工、量子信息等方面有重要應用前景。)

而這一理論的應用價值,湖南大學物電學院院黨委書記張澤麟告訴星辰全媒體記者:“現在智能手機是用集成電路製成的芯片,矢量渦旋光束在將來很有可能成為量子信息時代集成光路數據傳輸的重要載體。集成光路,是集成電路的‘升級版’。”

無獨有偶,2017年5月,劉振興再次以第一作者的論文“Geometric phase Doppler effect: when structured light meets rotating structured materials”(幾何相多普勒效應:當結構光遇見旋轉的結構材料)在美國光學學會(OSA)旗下期刊《光學快報》上發表,提出並實現了一種新的多普勒效應:幾何相多普勒效應。

年僅21歲的他,已發表國際高水平SCI論文7篇,主持國家級SIT項目1項。由於上述成果及此後一系列貢獻,劉振興獲得了美國大學的全獎offer。

接受專訪作感言時,他說了一句讓人印象深刻的話,“路之所以遙遠,是因為我們從未邁開第一步”。

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(劉振興常在的兩個地方,實驗室和辦公室,這是在辦公室裡寫論文。)

*備註:《Optics Letters》是美國光學學會(OSA)於1977年創辦的物理-光學科學期刊,涉及的研究領域覆蓋光學科學各個領域,目前影響因子為3.292。

科研比遊戲好玩

科研,可以說是一種純粹的學問。因為純粹,故而美妙。劉振興不是第一次享受單純追求學問上而帶來的變化。

在高中年級,老師們不只一次說過“高考改變命運”,劉振興的高考改變了人生起點,這是一次。再早一點是他初中的時候,努力學習讓他從鄉村來到城市。

劉振興於1997年出生在衡陽縣的農村家庭,父母常年遠在外地建築工地打工,家中只有年邁的外公外婆,可以說他是現代典型的留守兒童。

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(除了做實驗,劉振興閱讀了大量的學科論文以彌補本科生知識基礎的相對薄弱。)

這種成長環境中的孩子,學習上、性格上、成長上的好壞只有靠自己。劉振興便從這種環境中練就出了自覺與自強,使得他在初升高考試中能順利考入衡陽市一中,再之後又以優秀的成績考入湖南大學物電學院。

劉振興一直說自己挺幸運的。因為自2015年3月起,湖南大學物電學院實施“本科生科研能力提升計劃”,以引導青年學子追求科學理想,激發創新意識。劉振興是第一批,與其他200餘名本科學生加入到老師的研究項目中。

劉振興告訴星辰全媒體記者,“我覺得科研絕不僅僅只是大師們的事情,本科生雖然基礎相對薄弱,但他有這個靈感完全可以跟著老師把智慧轉化成實際的科研成果。”他頓了頓,說道,“要知道,愛因斯坦研究出E=MC²時,也就26歲。所以,年輕人做科研絕不是問題。”

當然,劉振興有的不盡然是機遇,反而,機會往往是留給有準備的人。他幾乎每天都泡在實驗室。一般情況下,一個大實驗需要測十組左右的數據,一開始,一個半月過去,他連一組完整的數據都沒能測出來,但繼續在實驗室裡苦戰。劉振興的實驗過程是用三維調整架一微米一微米地進行精確移動,為了得出一個實驗結果,他整整做了長達4個月。

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(用激光偏振器做實驗的劉振興,全神貫注。)

湖南大學物電學院的老師很透徹地看到本科生做科研的一些優勢:激情、時間、靈感。2018年4月25 下午,湖南大學物電學院舉行2017年度本科生科研能力提升計劃表彰會,星辰全媒體記者在會上聽到物電學院院長文雙春說,“你可以進去認真做事,當然,你也可以選擇進去打打醬油。”

劉振興是一個個性比較獨特的人,他選擇去做一件事的原因是看能否得到好的結果。進入實驗室後的三個月內,他說也是在打醬油,大部分時間是在旁邊看師兄師姐們實驗操作過程。不過,他覺得做科研會有結果,玩遊戲只是浪費時間,“科研比遊戲更好玩”,劉振興微笑道。

但他絕對不是那種只埋頭做題的學生形象。他愛好電影,愛打籃球,他和導師交流的另一種方式是在籃球場上對決一場,釋放實驗中的苦悶。更說多一些,他是一名音樂青年,喜歡聽也喜歡唱。有一年期末前他心中特別煩悶,因為論文改了幾十遍,改到不想看,最後,他爬上嶽麓山放肆來了一場高歌,然後再次投入到實驗中去。

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(劉振興熱愛體育,喜歡打球和跑步,這是參加嶽麓山的長跑比賽並得獎。)

他年輕、簡單、青澀,更重要的是,作為一名年僅21歲的青年,還有著一種科研人追求學問的純粹、質樸之心。

追求純粹感

劉振興在基礎學科光學領域上取得突破成果後,告訴家人,他們聽得並不明白。但他說要去美國留學後,家中父母懂了,為他開心。

經歷這些通過科研帶來的變化,劉振興自己也打心眼兒開心,但並不過度。他向星辰全媒體記者分享了很多有趣的事,像他的導師羅海陸教授,生活中是一個有點羞澀的人,“學問之外他跟別人講話都感覺很害羞的那種,喜歡低調,學院有什麼要出面的事他都會推掉。”

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(劉振興經常性地嚮導師們彙報實驗數據,並請求指點方向。)

談起自己的導師,他總是帶著各種誇讚的詞語,也尤為敬佩導師謙遜和低調的科研態度。“與科研無關,和我的工作無關,都不去理它,因為這是沒有意義的,耽誤時間。”劉振興告訴星辰全媒體記者。

在他心中,這是真正的科研人,他也希望成為像導師一樣的,“怎麼說呢,就是心無雜念,就是心一定要無雜念。”

劉振興也說,並非是天賦,或者是與雄心壯志結合的不可阻擋的意志力,使得他現在、以後去做科研。“可能我現在有一丁點兒成果,但說不定什麼時候會在一個地方停滯不前,一年、十年也是有可能。”所以,使他可以跨越知識領域看不見的但是難以克服的邊界,僅僅是初心,全心全意的喜歡科研,“科研這個過程,有點像登山,在爬山的過程中是很辛苦的,但當你爬到山頂之後,那種感覺是特別刺激,特別有成就感。”

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(湖南大學物電學院的實驗室是劉振興的世外桃源。在這裡,他可以心無雜念做科研。)

星辰全媒體記者問,“那你是否已準備在這座高不見頂的山峰中一直攀登上去”,他說,“我做好準備了”。

劉振興一直覺得湖南大學物電學院的這個實驗中心,像一個世外桃源,一關門,整個世界只有自己和實驗。他尋常最喜歡的兩個地方,一個是實驗室,一個是辦公室,而兩個地方隔門相對。從進入實驗室那一天開始,課時外和寒暑假他基本上是在這兩個地方。說這些時,他正坐在教室般大小的辦公室裡,裡面是現代辦公環境的格子間,只有自己,低頭抬頭間也全是文獻資料。在這個過程中,他發現了美好的東西,“因為簡單,就是一件美好的事情。”

“我覺得自己有今天的成績其實是來於湖南大學這一平臺,最應該感謝的是導師羅海陸教授和文雙春院長,還記得當時最流行的一句話是‘院長叫你去實驗室’。”劉振興稍微停頓,似醞釀心中的情緒說,“現在我快畢業了,雖然心中有說不盡的不捨,但更多的是感謝我的母校。”

離七月份畢業只有兩個月左右,他忙著畢業論文,忙著帶師弟師妹做實驗。即將赴美,然後進入另一個大的研究平臺,他並沒有好高騖遠,依然保持著學生的謹慎,“希望我博士順利畢業吧,慢慢學,慢慢做。五年後再回國,再繼續學,繼續做吧。”劉振興衝星辰全媒體記者微微一笑道。

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(星辰全媒體記者與劉振興(左二)、湖南大學物電學院院黨委書記張澤麟(右二)的合影。)

總策劃:何旭

執行策劃:鄭文新、王重浪、林之樂

監製:何樂、王希文

文/邊潤鵬 圖/受訪者提供 編/陳宇 校/羅羅君


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