WILEY人物访谈——新加坡南洋理工大学熊启华教授

本周末WILEY人物访谈将推出InfoMat的副主编访谈。InfoMat是WILEY 首次和中国双一流高校共同出版的信息材料领域的开放获取式期刊。

今天我们将对话的是新加坡南洋理工大学熊启华教授。近年来, 他在纳米光子学和表面等离子体学、激光制冷、以及二维半导体材料光学性质等领域做出了一系列有影响的代表工作。

在访谈中,他畅谈了微纳材料在光电子学领域的研究现状和展望,和我们分享了初入科研领域时与他的导师间的轶事,谈到了写好论文的几点要领,特别提到了区分speculation(猜测) 和interpretation (解释和诠释),想必会给很多读者有所启示。 他在访谈里还饶有兴致地谈到了家庭生活,当然最后我们邀请他给正在有志于从事科研工作的青年学生提出了几点建议,希望对大家有所帮助。


熊启华, 新加坡南洋理工大学数理科学学院和电气电子工程学院双聘教授, 美国物理学会会士。1997年本科毕业于武汉大学物理系,2000年从上海应用物理研究所获得硕士学位,2006年于宾夕法尼亚州立大学获得博士学位,师从Peter C. Eklund教授。2006-2009年在哈佛大学Charles Lieber研究组从事博士后研究。2009年初, 获得新加坡国立研究基金研究员(NRF Fellow)项目资助并于当年6月加入新加坡南洋理工大学,任南洋助理教授。2014年获得终身教职,2016年升正教授。现任美国光学学会旗舰杂志Optics Express和Wiley信息材料领域杂志InfoMat的副主编。曾获得新加坡物理学会纳米科技奖(2015),新加坡国立研究基金首届NRF Investigatorship奖(2014),和南洋理工大学南洋研究卓越奖(2014)。

MVC: 您能否简单介绍一下课题组的工作?

XQH: 我们课题组主要研究兴趣是半导体光谱学。我们以稳态和瞬态光谱学为主要实验手段,以光和物质相互作用为研究主题, 着重研究低维半导体材料体系电子-声子-光子耦合作用的物理机制和量子调控,以及新型半导体增益材料在微纳激光器,表面等离激元激光器和激子极化激元激光器的应用。

MVC: 您的研究组对于纳米材料在光电子领域研究的将来有什么兴趣?您对其在信息材料应用的前景有何展望?

XQH: 微纳材料在光电子学领域大有可为,我个人理解有这么几个原因:(1)在微纳材料体系里,量子局限效应及表届面效应提供了宽频谱,高灵敏度,快速响应的物理机制,从而依靠其丰富表界面使得多手段调控成为可能;(2)有关表面等离激元,超材料、超表面等领域的最新研究成果让微纳材料在充分利用光场的亚波长调控和光电子学结合成为新的研究热点;(3)新型及热点的光增益材料研究的不断发展,给光电子学这一经典的领域注入了新的活力。比如,有机-无机杂化及全无机钙钛矿材料,各类二维层状半导体材料等等。

我的研究组最近关心的几个问题是:(1)光-物质强耦合现象,在钙钛矿材料及二维层状半导体材料体系的激子极化激元的形成机制,激子极化激元激光器以及BEC凝聚体。这两类材料因为其激子结合能远大于室温热激发能量,从而可以实现室温工作;(2)从光泵浦的光学激光器,激子极化激元激光器的研究出发,结合最近在绿光钙钛矿发光二极管的突破,实现电泵浦的激子极化激元激射;(3)微纳材料以及异质结之间的电荷及能量的转移以及瞬态光谱学研究。这些基本的现象及机制的研究对光电子学器件的工作原理及器件优化具有非常重要的意义。

可以参阅我们课题组最新发表的论文获得更多信息Nature, 562, 245–248 (2018);Science Advances 4,  eaau0244(2018);Nature Communications 9, 3541(2018);Nature Photonics12, 528–533(2018);Nano Lett. 17, 3982–3988 (2017)


MVC: 当您还在上学的时候,您想未来从事什么职业?

XQH: 我从小的梦想是当个外科医生,救死扶伤,悬壶济世。不过高考填志愿的时候因为限报最后还是选择了武大物理系,当然物理也是我初中高中一直最感兴趣的学科。上大学的时候其实对未来做什么也不是很清楚,也想着大学毕业就找工作,于是做了很多尝试。比如我做过校广播台的记者直到台长,还读了武大法学院经济法学的第二学位,毕业论文还撰写了关于计算机软件著作知识产权保护方面的论文还得了高分。不过,相比于我在物理系做的关于b-C3N4薄膜的CVD生长和表征,我个人觉得做法学的论文没有做物理学的成就感大,最后我选择了保研去了上海原子核所,也就是现在的上海应用物理所。

MVC: 是什么把您吸引到科学领域的呢?在从事科研的道路上对您影响最大的人是谁?

XQH: 研究生阶段真正确立了未来要做什么。我读研究生的三年间是纳米科学突飞猛进的时期(1997-2000),印象深刻的是我读了大量的纳米科学与技术各方面的最新文献,覆盖物理、化学、光电子学器件等方面的研究。直到现在都还记得发表在《Science》上的两篇文章:其中一篇研究碳纳米管的呼吸模式共振拉曼,另一篇关于碳纳米管做纳米镊子。前一篇就是我博士导师Peter Eklund和他的博士后导师麻省理工Millie Dresselhaus的合作文章,我后来也是因此选择了宾夕法尼亚州立大学;而后一篇文章就是Philip Kim还在Charles Lieber组里读博士期间发表的文章。后来才意识到,我本科毕业论文的参考文献中一篇《Science》的b-C3N4薄膜PLD合成也是Charles Lieber的文章。所以我感觉到Charles Lieber组里做博士后也是有种冥冥之中的感觉,我去他组里面试时第一句开场白就是:我本科就开始读您的b-C3N4的文章了……他显得挺开心的

我在博士期间研究半导体纳米线的光谱学,主要研究了半导体纳米线中的表面光学声子的物理学问题。博士后期间从事一维III-V半导体核-壳纳米线异质结及高迁移率的纳米电子学器件,以及纳米小孔FET单分子检测。独立建组之后,确立了以低维纳米材料半导体光谱学为核心。Lieber组出来的博士后和博士人数众多,大家彼此还是在研究方向上要避免重叠,在这其中以光谱学和光子学作为研究方向的Alumni人数相对较少。


MVC: 您对于InfoMat期刊有何期待? 对该期刊进一步推动相关领域的发展有何愿景?

XQH: InfoMat选择定位于信息材料是个很好的切入。除了Nature Photonics,Wiley的Advanced Optical Materials之外,在光信息材料这个领域,可供作者选择的杂志并不是很多,尤其定位在比子刊略低的几乎是空白。所以我个人觉得我们一起努力,这个刊还是大有作为。InfoMat创刊之初可以多关注一些信息材料领域的热点,比如新型增益材料和介质的材料合成与制备,光子学和光电子学的器件与物理机制以及界面调控,新型可控的单光子源,有机复合及杂化光电材料的制备及其在柔性-可穿戴光电子学器件的应用等等。

MVC: 您觉得您对什么类型的文章会很有兴趣?

XQH: 我兴趣比较广泛,尤其愿意学习自己并不擅长的领域。对这个问题,作为副主编,我想分享几点供作者参考:(1)好的文章要有明确的主题,讲清楚一个故事。避免多个中心,面面俱到,避免套路式的写作;(2)行文严格区分speculation (猜测) 和interpretation(解释和诠释)。往往,仅仅靠引用几篇文献并不一定能支持你的猜测或者观点。偶尔还会遇到这种情况,那就是仔细查找阅读所引文献要么并不支持作者观点,甚至完全不相干。令人信服的解释往往需要多个互补的实验表征,毕竟不同的表征手段都有局限;(3)保持文章的简洁和逻辑性非常重要。这往往需要作者许多遍的修改,即使是资深的老师也必须反复斟酌推敲才能达到这个效果。

MVC:您怎么看待Wiley和中国科研机构在学术出版领域的合作?

XQH:我觉得这是一个非常好的尝试,这也是我接受这个工作的原因。基于多年的积累,中国大陆高校与科研机构在过去4-5年里在众多的研究领域有一个质的飞跃,逐渐实现了从追赶到引领。比如超导材料和物理,拓扑及量子材料,新型钙钛矿材料的光伏及光电子学器件等等。这可以从高质量的期刊文章的迅速增长及各种排名指标上升反映出来。当然我们不是唯文章,唯指标,不过这些指标确实是客观的外显特征。另一个表现就是高端国际会议在中国内地广泛召开。这么说吧,我现在很少去美国开会,往往是在国内的学术会议上见到各领域的顶级专家。基于国内的学术期刊也是大有可为的,LSA(Light: Science & Applications)npj Quantum Materials作为其中两个合作的成功例子,我相信在李言荣院士的领导下,InfoMat会成为Wiley同国内首个高校-国家重点实验室合作的成功范例。


MVC: 科学工作之余,您如何平衡生活和工作?您最大的爱好是什么?

XQH: 我爱好打羽毛球,在美国读博期间每周3次羽毛球雷打不动的, 后来工作到南洋理工了却没能坚持下来,尤其有了孩子要照顾现在基本放弃了。工作之余就是陪陪孩子, 忙的时候常常晚上到办公室加班,家人还是很支持,除了我女儿会管着我,一般给我限定一个时间必须回到家。所以我这个人没有什么爱好,比较Boring!

MVC: 结合个人经历,您对有志从事科学研究的青年学生有什么建议?

XQH: 有几点建议吧:

1.  保持对科研持之以恒的热情和好奇心。

2.  对新的热点方向保持敏锐,但入届宜缓;不要仅仅跟风。

3.  细节决定成败,要对实验中出现的异常或者预期之外的现象多加分析。常常,这些分析会提供新的思路或者意味着新的发现。

4.  实验失败会是常态,要沉得住气。对年轻学生来说,无论是实验中分析解决问题能力的培养,还是逻辑思维分析能力的锻炼都是极其珍贵的。


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