深秋十月的校園已是冷風(fēng)陣陣，單薄的毛衣早已不能御寒。我哆嗦著走進羅姆樓，心里滿是對電子系的期待，卻也有幾分膽怯——“微納光電子學(xué)實驗室”？如何斷句？難不成是“微納光／電子學(xué)／實驗室”？
諸君莫笑，微納光電子學(xué)是一門研究微納結(jié)構(gòu)中光子與物質(zhì)相互作用的交叉學(xué)科，研究成果可應(yīng)用于信息、能源、環(huán)境、生物醫(yī)學(xué)等諸多領(lǐng)域，包括我們熟知的量子通信、太陽光伏等。此實驗室成立于2004年，至今已走過13個年頭，科研方向大致分為：光子／光聲晶體、光通信波段的光量子器件、硅基集成器件、表面等離子激元及其應(yīng)用這四大類。研究團隊包括長江學(xué)者特聘教授黃翊東、張巍副教授、馮雪副教授、劉仿副教授、崔開宇副教授，以及20余名博士、碩士研究生。
穿戴上潔凈服，進入實驗室，我立刻被明亮的白色基調(diào)和纖發(fā)不落的整潔所吸引——450平方米的潔凈間被設(shè)計為流動的迷宮，各個房間可通可隔，大面積地塊上致密地安放著手動光纖耦合臺、等離子體增強化學(xué)氣相沉積器等儀器，轉(zhuǎn)角門廊處則有特殊氣體壓力瓶、氣泵和壓縮機等設(shè)備——整個空間設(shè)計巧妙、精心布局，讓人頓覺美好。
環(huán)顧四周，皆是線纜密布的操作臺和白框黑屏的顯示器，一切精致的部件都在安靜的實驗室內(nèi)呼吸。當(dāng)我靠近顯微鏡時，卻沒有看到老師們所說的“重要的樣品芯片”——馮雪副教授告訴我：“實驗室里研究的器件和結(jié)構(gòu)都是很細(xì)微的，肉眼自然是看不見的。”誠然，做微納結(jié)構(gòu)的研究是需要耐心和細(xì)心的。一片邊長幾毫米的芯片的誕生，從模型設(shè)計、電子束曝光，到離子刻蝕加工、去膠、磨片，再到測試總共需要至少3周時間。馮雪笑著說：“學(xué)生們步入研究生階段后，首先就要經(jīng)歷‘粉碎階段’，他們會知道做實驗不同于做題……完成一次芯片的制備和測試，既需要對于儀器和設(shè)備的熟悉，又需要自身對于大量數(shù)據(jù)的數(shù)理直覺。”
實驗室最新科研成果當(dāng)屬“集成無閾值切倫科夫輻射芯片”——如何降低產(chǎn)生切倫科夫輻射的巨大電子能量閾值是幾十年來的科學(xué)難題。2014年，劉仿副教授研究發(fā)現(xiàn)，利用雙曲超材料可以實現(xiàn)無閾值的切倫科夫輻射。歷經(jīng)兩年多反復(fù)地實驗錘煉后，劉仿于2017年在《自然·光子》雜志上正式發(fā)表了這一研究成果，并顛覆了人們對于傳統(tǒng)自由電子光源的認(rèn)識，使得在芯片上研究飛行電子與微納結(jié)構(gòu)的相互作用成為可能。
不知不覺中，短暫的兩小時很快過去了，實驗室里的整潔環(huán)境、認(rèn)真工作的學(xué)生和風(fēng)趣博學(xué)的老師們都給我留下了深刻的印象。這里好似一片思維與實踐的沃土——師生們在這里模擬、假設(shè)、試驗，每一步都看似單調(diào)枯燥，但卻最終孕育了精致的作品，踐行著他們對微觀光子世界“解密”的諾言。
