陳創(chuàng)天 材料科學專家,現(xiàn)任中國科學院理化技術研究所研究員,博士生導師,北京人工晶體研究發(fā)展中心主任,國家“973計劃”項目(2006~2010年)“光電功能晶體結構性能、分子設計、微結構設計與制備過程的研究”課題負責人,“深紫外全固態(tài)激光源前沿裝備自主研制工程”重大專項首席科學家(2006~2010年)。1990年當選為第三世界科學院院士。2003年當選為中國科學院院士。
響應祖國號召:到邊疆去
1937年2月18日,陳創(chuàng)天出生于奉化斗門頭的一個知識分子家庭。小時候他就非常喜歡自然科學。1956年,國家需要大量的科技人才,黨中央提出了向科學進軍,陳創(chuàng)天以第一志愿考入了錄取分數線全國最高的北京大學物理系。50年代的北京大學物理系集中了一大批揚名海內外的著名學者:王昆、王竹溪、胡寧、楊立民、郭得仁……嚴格的基礎教育、優(yōu)良的師資、濃厚的科學研究氛圍、民主的學風,使陳創(chuàng)天受到了國際一流的訓練。
1962年陳創(chuàng)天大學畢業(yè),他的老師胡寧教授推薦他去剛組建的中科院華東物質結構研究所(現(xiàn)改名為福建物質結構研究所),盡管當時相對于北京來說,福建是對臺前線、是偏遠地區(qū),但陳創(chuàng)天一想,這也是為了響應黨的號召支援邊疆呀!他服從組織安排去了福建,從此開始了他一生堅持不懈的研究工作。
逆境中堅持不懈
當時的福建物質結構研究所專門研究物質的微觀結構(在原子、分子層次)和宏觀性能之間的相互關系,剛到所里,所長盧嘉錫教授就要求陳創(chuàng)天“為將來著想,從現(xiàn)在開始學習化學”?;谶@一建議,陳創(chuàng)天用了三年的時間全面系統(tǒng)地掌握了量子化學等理論知識,這使他不僅有了扎實的物理理論基礎,又有了很好的化學理論基礎。這是他后來從事晶體材料研究的一個重要前提。隨后,陳創(chuàng)天選擇了非線性光學晶體材料結構與性能相互關系研究、新型非線性光學晶體探索兩個重要方向,并從1967年開始進行非線性光學晶體宏觀光學性能和微觀電子結構之間的相互關系的理論計算,到1968年初步形成了晶體非線性光學效應的陰離子基團理論框架。
1968年,正值文化大革命高潮時期,所有學術刊物都被??嬎愠鼋Y果后,既無人討論,也不能發(fā)表,工宣隊甚至告誡他“理論計算也被看成是修正主義,必須停止”。陳創(chuàng)天面臨著被重新安排工作的兩種選擇:要么下鄉(xiāng)參加勞動,要么去實驗室“拉晶體”。
為了使研究工作不至于中斷,陳創(chuàng)天選擇了留在實驗室。不過他得暫時放棄理論研究,轉向實驗研究——也就是參與非線性光學晶體生長工作和性能測試的工作,這項工作一直堅持到70年代中期。
也正是如此的堅持,在1978年3月,在鄧小平親自主持召開的全國科學大會上,陳創(chuàng)天被推選為先進個人,并以福建省代表的身份上臺領獎。全國科學大會的召開,對我國科技發(fā)展有著里程碑式的意義,改革開放的春風也給陳創(chuàng)天帶來了科學研究事業(yè)的春天。
“中國牌晶體”走向世界
1974年,在盧嘉錫院士的帶領下,物構所冒著風險在福州召開了全國晶體生長學術會議。在會上,參會者們提出這么一個思想:“現(xiàn)在世界上所有的非線性光學晶體材料都是國外發(fā)現(xiàn)的,我們總是跟著國外走,這樣是不行的,我們一定要有自己晶體。一定要有自己的創(chuàng)新。但當時所有晶體材料都是像貝爾實驗室那樣的國際頂尖的科研單位搞出來的,我們行嗎?”大家都有些信心不足。當時盧嘉錫教授說了一句話“我不下地獄,誰下地獄”。會后,物構所上下一心,決心要做就做自己的晶體材料。
1977年陳創(chuàng)天正式被盧嘉錫所長任命為非線性光學材料探索組組長,開始了系統(tǒng)的探索。1979年他們發(fā)現(xiàn)低溫相偏硼酸鋇,也就是β—BaB2O4(簡稱BBO),可能是一個新的非線性光學晶體。在此基礎上,又經過3年的努力,終于確定BBO晶體是一個很有應用前景的紫外非線性光學晶體。
1986年5月,在舊金山召開的激光電光會議上,陳創(chuàng)天代表中科院福建物質結構研究所和斯坦福大學應用物理系作了有關BBO晶體非線性光學性能的報告,引起了轟動,一百多人參加的會議,卻有四五十人來詢問情況。這次會議后,BBO晶體正式被國際學術界認可為一個優(yōu)秀的非線性光學晶體。兩年后陳創(chuàng)天又報告發(fā)現(xiàn)了LBO(LiB3O5)晶體。由于BBO、LBO晶體是首先由中國科學家發(fā)現(xiàn)的,而且性能優(yōu)異,具有很好的應用前景,因此國際上被譽為“中國牌晶體”。
1986年BBO晶體獲中科院科技進步特等獎,LBO晶體獲1990年中科院發(fā)明一等獎,1991年國家發(fā)明一等獎。BBO、LBO晶體還分別于1987、1989年獲美國光電子產業(yè)界頒發(fā)的十大光電子產品獎。陳創(chuàng)天也先后獲得1987年第三世界科學院化學獎和1990年Laser Focus World《激光集錦》雜志頒發(fā)的工業(yè)技術成就獎。目前,這兩種晶體作為激光頻率轉換晶體材料已經在激光高科技產業(yè)中得到廣泛的應用,是目前具有工業(yè)應用價值的三個非線性光學晶體中的兩個。
90年代后,陳創(chuàng)天開始進行產業(yè)化。BBO發(fā)表于1984年,但1985年我國才有了專利法。LBO是有專利的,也是我國第一個有自主知識產權的非線性光學晶體。福建的中科院福建物質結構研究所做起了國內第一家晶體公司。
為了改善全國晶體材料研究布局,1999年北京人工晶體研究與發(fā)展中心成立,隸屬中科院理化技術研究所。陳創(chuàng)天擔任北京人工晶體研究發(fā)展中心主任。
領先國際 震撼世界
在BBO、LBO晶體產業(yè)化后,陳創(chuàng)天和他的研究團隊并沒有停止研究的步伐,他們針對這兩種晶體不能實現(xiàn)深紫外(指波長短于200nm)倍頻光輸出的缺點,運用分子工程學方法,進一步發(fā)現(xiàn)了KBe2BO3F2(KBBF)晶體。此晶體的發(fā)現(xiàn)彌補了BBO和LBO兩種晶體不能實現(xiàn)深紫外倍頻光輸出的缺點,從而使得非線性光學晶體推向了深紫外波段。然而,KBBF晶體具有嚴重的層狀習性,晶體在Z方向不易長厚。從2001年開始,陳創(chuàng)天研究組和山東大學晶體所蔣民華院士研究組合作,在KBBF單晶生長技術上獲得突破,隨后陳創(chuàng)天研究組進一步同中科院物理所許祖彥院士研究組合作,首次提出KBBF棱鏡耦合技術,并制作成功光接觸KBBF-CaF2棱鏡耦合倍頻器件,從而克服了KBBF晶體沿Z方向不易長厚的缺點。此項專利技術已獲得中、美、日三國專利權。
在此基礎上,陳創(chuàng)天帶領研究組又與東京大學物性所Watanabe 教授領導的研究組合作,在國際上首次實現(xiàn)了Nd:YVO4激光的六倍頻諧波光輸出,初步滿足了科學家為建造一臺超高分辨率光電子能譜儀所需要的激光光源。
隨后,他們進一步利用日方的光電子發(fā)射接收技術和瑞典Scienta公司半球光電子能譜分析儀,成功地建造了分辨率達到國際最高的能譜儀。
2006年底,中國科學院物理研究所和理化所合作,使用KBBF棱鏡耦合器件,進一步研制成功超高分辨角分辨光電子能譜儀,能同時高精度的測量電子在固體中的能量和動量,這進一步增強了激光超高分辨率光電子能譜儀對研究高溫超導體和其他固體中電子奇異特性的功能。這一重大科研成果引起了世界同行的高度關注。美國幾家重要研究實驗室和大學,例如IBM公司、斯坦福大學,布魯克海文國家實驗等都已向中科院來函,要求提供KBBF棱鏡耦合器件。#p#分頁標題#e#
最近,陳創(chuàng)天院士與東京大學物性所繼續(xù)合作,使用直接倍頻方法,獲得了狹帶寬穩(wěn)定的W級193nm平均功率輸出。這些實驗結果的取得,將對未來激光能譜儀的發(fā)展、光刻技術、激光精密加工、生物基因工程的發(fā)展起到非常重要的作用,是我國在無機非線性光學晶體領域繼續(xù)保持國際領先水平的重要保證。
后記
陳創(chuàng)天院士40多年的科研工作,就是中國非線性光學晶體的發(fā)展史。他為提高我們國家科技在國際上的地位貢獻自己的力量,作出了杰出的貢獻,取得了多項創(chuàng)造性成果,多年來共有發(fā)明專利20余項,SCI收錄論文120余篇。他先后獲得了1987年度第三世界科學院化學獎、1988年陳嘉庚物質科學獎。1989年獲全國先進工作者稱號,并獲“五·一”勞動獎章。1990年獲激光集錦(Laser Focus World)雜志頒發(fā)的工業(yè)技術成就獎,2004年獲國家“973”計劃先進個人獎,2007年獲求是基金會頒發(fā)的求是杰出科技成就集體獎等榮譽。
轉載請注明出處。