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985高校博士生一作發(fā)Nature！科研之路上幾經(jīng)坎坷

來源：科學(xué)10分鐘時間：2022-01-11 19:37:06 瀏覽：3647次

12月3日下午，第六屆上海交通大學(xué)研究生“學(xué)術(shù)之星”會評答辯會隆重舉行，物理與天文學(xué)院2017級直博生段紹峰榮獲第六屆上海交通大學(xué)研究生“學(xué)術(shù)之星”。

在半個月前，段紹峰剛獲得2020-2021學(xué)年上海交通大學(xué)“三好學(xué)生標兵”榮譽。

這位上交大物理系2017級直博生，師從張文濤教授。博士期間研究方向為高性能角分辨光電子能譜儀的研制和飛秒激光誘導(dǎo)量子材料的非平衡態(tài)相變等領(lǐng)域，共發(fā)表6篇高水平論文，一作高水平論文2篇，累計影響因子65.5，一篇發(fā)表在頂級科學(xué)期刊Nature（IF=49.9），另一篇以共同第一作者身份發(fā)表在物理一區(qū)Physics Review X（IF=15.6），并入選ESI高被引論文和熱點論文。

以第一發(fā)明人身份申請國家專利2項，已授權(quán)1項，已受理1項。讀博以來，獲得博士研究生國家獎學(xué)金。

圖源：上海交通大學(xué)

潛心鉆研重大突破

在完成本科學(xué)業(yè)以后，他以優(yōu)異的成績被保送到上海交通大學(xué)物理與天文學(xué)院直接攻讀博士學(xué)位，博士期間，榮獲研究生國家獎學(xué)金和三好學(xué)生等榮譽。

博士初期，紹峰作為骨干成員參與時間分辨角分辨光電子能譜系統(tǒng)（trARPES）的研制和搭建。他負責(zé)trARPES自動控制系統(tǒng)的搭建。

該設(shè)備目前無商業(yè)化產(chǎn)品，在該儀器研制成功前，國內(nèi)還沒有相關(guān)的儀器設(shè)備，必須結(jié)合超快激光技術(shù)和ARPES技術(shù)自行研制。加入研究組以后，在張文濤老師的帶領(lǐng)下，他作為主要成員參與研制和搭建高性能的trARPES。

最初接觸科研，摸不到門路，不知道該從何處下手也是他經(jīng)常會碰到的問題。

熟練掌握做實驗的手段以及數(shù)據(jù)分析是科研中最重要的環(huán)節(jié)，為此他瘋狂學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析專業(yè)軟件，經(jīng)過長期的積累和實踐可以獨立編寫整套的ARPES實驗數(shù)據(jù)處理程序，可以快速針對采集的數(shù)據(jù)進行各種處理，這為后續(xù)的科研打下堅實基礎(chǔ)。

科研的道路從來不是一蹴而就的，對段紹峰來說亦是如此。和大多數(shù)博士生一樣，科研道路中他也會遇到各種問題，時常感到發(fā)愁并且焦慮，也會有自己堅持不下去的時候，但是他從不輕言放棄。

圖源：上海交通大學(xué)

在數(shù)不清的日日夜夜奮斗中，終于在博士第四年實驗上有重大發(fā)現(xiàn)，利用超快激光實現(xiàn)對量子材料電子態(tài)維度的操控。但是擺在眼前的一個棘手問題就是如何從理論上去模擬實驗中的新發(fā)現(xiàn)。

在一個以實驗為主的課題組中，他需要著手去學(xué)習(xí)相關(guān)的理論模型，在此基礎(chǔ)上進行數(shù)值模擬，這其中遇到的問題遠比想象的多。

實驗結(jié)束凌晨五點的交大圖源：上海交通大學(xué)

段紹峰說：“最開學(xué)學(xué)習(xí)理論模型做模擬的過程中，遇到的第一個難題就是如何數(shù)值求解偏微分方程。在閱讀了大量相關(guān)文獻之后，始終沒有找到數(shù)值求解的辦法，一連數(shù)個星期都是毫無進展。”

科研上的長期停滯不前使他倍感受挫，這也是最難熬的時候。

在多次與導(dǎo)師的溝通和嘗試下，歷經(jīng)數(shù)周最終成功數(shù)值求解微分方程，用唯象模型成功模擬了實驗上所觀察到的現(xiàn)象，實現(xiàn)實驗與數(shù)值模擬的完美結(jié)合。

春節(jié)留守學(xué)校補充數(shù)據(jù) 圖源：上海交通大學(xué)

在國際上首次利用超快激光實現(xiàn)對量子材料中電子態(tài)維度的操控，并在其中發(fā)現(xiàn)光致非平衡超導(dǎo)的跡象，為具有新功能的下一代的器件的調(diào)控打開了一扇超快科學(xué)的新窗口，論文在頂級科學(xué)期刊Nature上發(fā)表。

這項研究成果獲得了國內(nèi)外專家的認可，被中國科學(xué)報報道。

中科院院士張杰表示：“這些發(fā)現(xiàn)首次展現(xiàn)了利用超快激光實現(xiàn)對量子材料中電子維度的調(diào)控，并產(chǎn)生奇異的量子現(xiàn)象。”論文正式發(fā)表以后，他表示：天道酬勤，付出終有回報，貴在長久的堅持。

踐行實踐樂于分享

學(xué)習(xí)之外，他積極參與學(xué)院組織的暑期實踐和企業(yè)走訪等活動。在實踐過程中不斷增強見聞，提升綜合素質(zhì)，更重要的是使他認識和了解科學(xué)技術(shù)對國家發(fā)展的重要性，也讓他思考如何在自己所學(xué)領(lǐng)域為祖國科技的發(fā)展貢獻自己的力量。

生活之中，他作為志愿者參與“ARPES和量子材料中超快物理現(xiàn)象研討會”的舉辦。他還創(chuàng)立公眾號“啦啦啦LabVIEW”，在學(xué)習(xí)LabVIEW編程的過程中，利用空余時間分享編程學(xué)習(xí)經(jīng)歷和案例，推送原創(chuàng)推文30余篇，公眾號粉絲達1000余人。這些志愿服務(wù)和分享經(jīng)歷也使得他對奉獻有了更深入的理解。

關(guān)于對未來的規(guī)劃，段紹峰說到，未來還是會繼續(xù)從事對科學(xué)的研究和探索，在前期研究的基礎(chǔ)上去探索“光致高溫超導(dǎo)”這個有趣的物理現(xiàn)象，為解決“高溫超導(dǎo)的微觀機理”這一全世界最前沿的科學(xué)問題而貢獻自己的一份努力。

上交大梁欽老師對他的評價中寫道：物理與天文學(xué)院的段紹峰同學(xué)國際上首次實現(xiàn)對電子態(tài)維度的操控，成果在Nature上在線發(fā)表。如王安石所說：“而世之奇?zhèn)ァ⒐骞郑浅Ｖ^，常在于險遠”。

從搭建實驗裝置到發(fā)表論文的5年間，在面臨樣品臺超高精度控制、理論微分方程擬合求解等難題時，正是他“板凳要坐十年冷”的科研精神打掉了一個個攔路虎。

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