中國科學(xué)院院士褚君浩：破解世界級難題，推動我國紅外傳感技術(shù)發(fā)展?。▽ＴL）

63年前，上海徐匯中學(xué)一名16歲高中生在筆記本上寫下感慨，為沒有一條以中國人命名的定律而遺憾，并決心奮發(fā)讀書、為國爭光。

若干年后，這個(gè)少年成了那個(gè)寫定律的人。

在紅外物理領(lǐng)域，他在上世紀(jì)80年代提出的CXT公式和吸收系數(shù)公式成為碲鎘汞材料器件設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，至今仍是國際上判斷紅外探測器新材料、新結(jié)構(gòu)的通用公式。

他就是紅外物理學(xué)家、半導(dǎo)體物理和器件專家、中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所研究員褚君浩。CXT公式和吸收系數(shù)公式正是以褚君浩（C）、徐世秋（X）、湯定元（T）這三位中國科學(xué)家的名字命名的。

1 成功挑戰(zhàn)“不可能的任務(wù)”

如今，只要沒有外出安排，每天9時(shí)左右，褚君浩總會出現(xiàn)在上海市技物所光電大樓4樓的辦公室里。

這是間再普通不過的辦公室——右側(cè)是會客用的沙發(fā)，左側(cè)的一整排沿墻書架被塞得滿滿當(dāng)當(dāng)，后來者就只能被堆放在地上。

屋子的“鎮(zhèn)宅之寶”，就和其他書籍、文件、紀(jì)念品一起，挨挨擠擠站在書架上?！斑?，就是這幾本書?！敝钢鴰妆旧钏{(lán)色的原版書，褚君浩笑道。

是全球紅外物理領(lǐng)域科研人員的必讀書目——其中一本是褚君浩所著的《窄禁帶半導(dǎo)體物理學(xué)》，作為國際上全面綜述窄禁帶半導(dǎo)體有關(guān)研究成果的第一本專著，被幾十個(gè)國家的研究機(jī)構(gòu)作為開展相關(guān)材料和器件研究的理論依據(jù)；另一本，則是國際權(quán)威的科學(xué)手冊《Landolt-Bornstein》，這本擁有120余年歷史的科學(xué)手冊，涵蓋了人類科學(xué)和技術(shù)各領(lǐng)域的基本數(shù)據(jù)和函數(shù)關(guān)系，每隔10—15年邀請各領(lǐng)域最有影響力的科學(xué)家集中修訂，手冊含汞化合物部分，就是由褚君浩來編寫的。

科學(xué)史上，紅外光的發(fā)現(xiàn)多少帶著偶然的成分——19世紀(jì)初，英國科學(xué)家赫胥爾設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置，將太陽光分解成彩色光帶，然后在不同顏色光帶中放置溫度計(jì)，以測量光帶中不同色光所包含的能量，再和室內(nèi)其他位置的溫度計(jì)進(jìn)行比較。赫胥爾意外發(fā)現(xiàn)，放在光帶紅光外的溫度計(jì)，比室內(nèi)其他溫度計(jì)的指示值都要高。經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，他證實(shí)了太陽發(fā)出的光線中除了可見光外，還有一種看不見的“熱線”，由于位于紅色光外側(cè)，因而被稱之為“紅外光”。

褚君浩和紅外光的相遇，也是偶然。由于高考語文作文偏題，他和第一志愿復(fù)旦大學(xué)失之交臂，被上海師范大學(xué)錄取。然而，這并未影響他從小對物理的喜愛。1978年，我國恢復(fù)研究生考試。中國科學(xué)院院士嚴(yán)東生很欣賞機(jī)敏好學(xué)的褚君浩，便推薦他參加中國科學(xué)院上海技術(shù)物理所的研究生錄取考試。

當(dāng)時(shí)，在上海技物所，中國半導(dǎo)體科學(xué)和紅外技術(shù)開拓者之一、著名紅外物理學(xué)家湯定元已經(jīng)敏銳地看到，碲鎘汞是制備第三代紅外光子探測器最重要的材料，也是開展太空探測的基礎(chǔ)。

因此，他選擇以窄禁帶半導(dǎo)體碲鎘汞作為主攻方向，親自組建團(tuán)隊(duì)開展窄禁帶半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)研究。然而，從本科到畢業(yè)后在普陀區(qū)梅隴中學(xué)當(dāng)老師，褚君浩始終偏好的是理論物理，這一切，對于當(dāng)時(shí)還是紅外物理的“門外漢”褚君浩來說是全新的。求學(xué)心切的他想到復(fù)旦大學(xué)研究生錄取考試還要晚半年才舉行，便決定去試試。憑借本科學(xué)習(xí)打下的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，他自學(xué)了黃昆和謝希德的《半導(dǎo)體物理學(xué)》，以90分的高分通過了考試，師從湯定元先生，踏上了紅外物理科研之路。

湯定元給褚君浩布置的是一項(xiàng)“看似不可能”的任務(wù)——測量出碲鎘汞紅外本征光吸收光譜。這在當(dāng)時(shí)是一個(gè)世界級難題，尚無人攻克。要做出碲鎘汞紅外本征光吸收光譜，首先就需要制備出大量碲鎘汞薄樣品，來解決如何測量高吸收系數(shù)的問題。然而這種樣品價(jià)格昂貴，指甲蓋大小就需要上千美元。令褚君浩感動的是，研究所其他小組在生長這種材料，他們毫無保留地貢獻(xiàn)出自己的資源出來，集合一切力量，幫助褚君浩開展從“0”到“1”的突破。

“當(dāng)時(shí)那些樣品袋我都保存著?！敝噶酥笗?，褚君浩說。雖然紙袋早已空空蕩蕩，但卻盛滿了科研人攜手合作的情誼。

2 帶著學(xué)生一起向前跑

宇宙蒼穹，紅外光雖然無法用肉眼看見，但時(shí)時(shí)刻刻幫助人們洞察世界的真相。照向國之重器，也直抵民生所需。有了它的助力，“玉兔號”月球車和“祝融號”火星車得以睜開“眼睛”，探測星球表面的物質(zhì)成分；風(fēng)云衛(wèi)星能夠?qū)崟r(shí)采集數(shù)據(jù)，為大氣做“CT”，追蹤臺風(fēng)飄忽不定的軌跡；救援人員能探測山林大火之后哪里還有生命留存……

為了“看見”這道光，更為了讓這道光為國為民所用，褚君浩已經(jīng)奮斗了半個(gè)多世紀(jì)。他坦言，上世紀(jì)80年代初曾有機(jī)會赴美攻讀博士，且一年的津貼是留在國內(nèi)的20倍。不過，要轉(zhuǎn)攻其他領(lǐng)域。聽取了湯定元先生建議，褚君浩選擇了留在技物所。

“紅外技術(shù)是買不到的。經(jīng)過幾十年自立自強(qiáng)研究發(fā)展。從上世紀(jì)90年代開始，我們已經(jīng)不再受技術(shù)‘卡脖子’的影響，構(gòu)建了從基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究到工程應(yīng)用的獨(dú)立體系?！瘪揖谱婕K宜興，從小生活在上海，言談中帶著軟糯的南方口音，但是，講到紅外技術(shù)的發(fā)展前景，他的語氣鏗鏘有力?！拔覀円呀?jīng)能夠制備出很好的窄禁帶半導(dǎo)體材料，在不同的波段都有很好的性能，并且把這些材料、器件應(yīng)用于空天科技、風(fēng)云衛(wèi)星、火星探測、月球探測等各個(gè)領(lǐng)域?！瘪揖拼蛄藗€(gè)形象的比方，“我們已經(jīng)從跟跑到并排跑，到現(xiàn)在開始部分領(lǐng)跑?！?/p>

而在后輩學(xué)生們眼中，褚君浩就是那個(gè)定方向的人，跟著他走，總會有收獲。因?yàn)樗倳捜莸卣f，“如果能證明這個(gè)材料不能做，也是一種成果”。

如今也已經(jīng)成為一名博導(dǎo)的黃志明研究員是70后，他申請的國家發(fā)明專利“單色儀分光紅外橢圓偏振光譜儀”曾獲第五屆中國國際發(fā)明展覽會金獎。很少有人知道，這個(gè)課題在開展半年時(shí)，差一點(diǎn)因?yàn)橛?jì)算遇到瓶頸而夭折。“褚院士對我說，你回去考慮三天，三天后如果還覺得要放棄，那就放棄。”黃志明說，經(jīng)過褚院士的點(diǎn)撥和鼓勵，課題出現(xiàn)了轉(zhuǎn)機(jī)。最終這套紅外橢圓偏振光譜儀成為科研人員的手中利器，幫助團(tuán)隊(duì)完成了一系列新材料光學(xué)常數(shù)的測定，也堅(jiān)定了年輕科研人員在紅外物理研究這條路上的決心。

“做，要做到極致?！边@是褚君浩對自己和團(tuán)隊(duì)的要求。

成 長 路

愛科學(xué)的 心是這樣煉成的

不做書呆子 養(yǎng)成學(xué)習(xí)好習(xí)慣

如今，在華東師大檔案館中，擺放著一張大書桌。這是褚君浩院士一家的回憶。

書桌的抽屜里，藏著童年的蟋蟀罐，藏著1956年“上海市中小學(xué)生及自學(xué)小組學(xué)生體育運(yùn)動會”跑步比賽第二名的獎牌，藏著不夠完美的成績單，也藏著一個(gè)“小調(diào)皮”對世界蓬勃的好奇心。

小學(xué)時(shí)，褚君浩遠(yuǎn)算不上“學(xué)霸”。體育和自然拿了5分（滿分），其余科目中，閱讀4分、作文4分、寫字3分、算術(shù)4分，和標(biāo)準(zhǔn)意義上的優(yōu)等生相距甚遠(yuǎn)。在他的世界，游戲和運(yùn)動是絕對主角，放學(xué)后的時(shí)光屬于在麗娃河游泳、登上第五宿舍尖頂講故事、和伙伴們一起爬樹。

“好動手、好動腦、會玩、會運(yùn)動，廣交朋友，不是一個(gè)呆子。”若干年后，華東師大附小老校長陳先墀老先生點(diǎn)評了這位當(dāng)年的學(xué)生。陳老先生寫道，褚君浩的成功，是因?yàn)楸３至恕凹儩嵉耐?、為大眾的初心、科普的熱心、對事業(yè)的愛心、努力工作的決心”。“我有個(gè)很好的習(xí)慣，就是上課注意力非常集中，只看黑板、老師和書三個(gè)地方，這樣放學(xué)后就能很快完成功課?！瘪揖谱晕铱偨Y(jié)。

讀書勤思考 寫下3萬字札記

如今的中學(xué)生很忙，忙著做題，忙著補(bǔ)習(xí)，以至于忙到?jīng)]有時(shí)間看書。

而中學(xué)生時(shí)期的褚君浩卻寫了一份總字?jǐn)?shù)超過3萬字的閱讀札記。不少段落旁還有他的鋼筆手繪圖。那是他在徐匯中學(xué)讀書時(shí)，利用課余時(shí)間留下的?！拔覀円獱幦≡谧疃痰臅r(shí)間內(nèi)，達(dá)到在定律的隊(duì)伍中有我們偉大的中國所發(fā)現(xiàn)的（定律）?！蹦晟贂r(shí)的誓言，就寫在這個(gè)本子里。

字里行間，躍動少年蓬勃的求知欲。從月亮的圓缺、宇宙的起源到電子何以會圍繞核作不停的運(yùn)動，從“無窮點(diǎn)的比較問題或無窮數(shù)的比較”到“乒乓球中的削球原理之聯(lián)想”“人造衛(wèi)星和天體物理學(xué)的將來”，物理、數(shù)學(xué)、天文等方面的種種問題，都引發(fā)了他無窮的探究和推演。

圖書館成了褚君浩最愛去的地方，泛黃的筆記本上，留下科學(xué)少年長長的閱讀書單。一本巴掌大的特殊“影集”記錄了當(dāng)年愛書人特別的借閱方式——用微縮相機(jī)將原版圖書一張張拍下，再影印裝訂起來。在讀完笛卡爾的《哲學(xué)原理》后，褚君浩寫道，“我們要以懷疑一切的眼光來對待一切科學(xué)結(jié)果，尤其是那些所謂不言而喻的結(jié)論。要對于感官所見的對象，完全正確地運(yùn)用自己的理性而再形成判斷，方能擺脫因外來影響而產(chǎn)生的謬誤?！?/p>

讀大學(xué)時(shí)，褚君浩給自己起了個(gè)筆名，叫“坦牛”。他對人說，這個(gè)名字意味著“在平坦的大道上，像牛一樣勤奮地工作”。其實(shí)他真實(shí)的想法是，要當(dāng)一名像“愛因斯坦”和“牛頓”那樣的科學(xué)家。

大學(xué)畢業(yè)后，褚君浩到梅隴中學(xué)當(dāng)了一名物理老師。他找到了一群志同道合的伙伴，組建了民間“基本粒子討論班”，討論科學(xué)問題，撰寫科普文章，并請來復(fù)旦大學(xué)物理系殷鵬程教授當(dāng)指導(dǎo)教師。在這群年輕人中，朱偉成長為華東師范大學(xué)教授，陳良范、馮承天、陸繼宗成長為上海師范大學(xué)教授，張民生則擔(dān)任了上海市教委副主任一職?！懊恐芪覀兙屯低稻墼谝粋€(gè)同學(xué)家里，或者在誰的辦公室里，由一個(gè)人負(fù)責(zé)作一個(gè)報(bào)告，然后大家討論。”在褚君浩心里，那段日子雖然“偷偷摸摸”，但激情澎湃。

同時(shí)，父母的言傳身教對他影響深遠(yuǎn)。褚君浩的父親褚紹唐先生是中國著名地理教育家、歷史地理學(xué)家，是中國第一位地理教育學(xué)碩士生導(dǎo)師。兒時(shí)，父親經(jīng)常帶他去虹口公園看星星、看月亮，給他講天文學(xué)知識。在父親的影響下，褚君浩喜歡自己動手做一些小發(fā)明。五年級時(shí)，他將兩塊透鏡和一片硬紙板組合在一起，自制成簡易的望遠(yuǎn)鏡，這是他第一次通過自己的雙手觀測浩瀚的星空。母親的叮嚀，則如同一根“風(fēng)箏線”般，將他個(gè)人的事業(yè)和祖國的科技發(fā)展緊密相連。在褚君浩受邀到德國從事研究期間，母親在越洋電話和信件中念叨最多的一句話，“世界上最好的地方是中國?！?/p>

院 士 問 答

思維和創(chuàng)新是科研的靈魂

作為一名熱心科普的科學(xué)家，面對不同的受眾，褚君浩總有辦法用深入淺出的語言，描述紅外光的神奇。他為不同聽眾群體量身制定科普報(bào)告：面對中小學(xué)生，他喜歡講科學(xué)家的小故事，激發(fā)他們探索科學(xué)的興趣；面對社會大眾，他聊科學(xué)常識，也聊“物聯(lián)網(wǎng)”等最新科技動態(tài)，解讀公眾對科學(xué)問題、社會現(xiàn)象的疑問；面對公務(wù)員、產(chǎn)業(yè)界人士以及各行業(yè)領(lǐng)軍人士，他講高科技發(fā)展趨勢，從光電信息獲取聯(lián)系到智慧城市建設(shè)，從光電能量轉(zhuǎn)換聯(lián)系到可再生能源和低碳城市。

因此，他對年輕科研人員，對中小學(xué)生都有自己的建議——

問：您最看重青年科研工作者身上哪些特質(zhì)？

答：思維和創(chuàng)新是靈魂。我經(jīng)常問學(xué)生，“你有什么新的東西加進(jìn)去？”“你為這個(gè)課題做了什么貢獻(xiàn)？”是否善于思考、是否有創(chuàng)新能力、是否能提出問題、是否有新的點(diǎn)子，這些決定他的未來發(fā)展空間有多大。我現(xiàn)在也在不斷學(xué)習(xí)新的東西，保持思維的活躍度。比如ChatGPT很熱門，我也去研究了一下，請它寫首描寫天氣炎熱的詩，問它“褚君浩是怎樣的人”等問題，看它怎么回答，來分析它的生成內(nèi)容的特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)。

科研工作還必須勤奮?？茖W(xué)研究往往需要花時(shí)間才能看到成果，在這個(gè)過程中，目標(biāo)一定要明確。

問：作為上海市青少年科學(xué)研究院院長，您認(rèn)為該如何保護(hù)孩子們對世界的好奇心，激發(fā)他們探索世界的欲望？

答：童年時(shí)間保持對萬物的好奇心至關(guān)重要。如今，孩子們的學(xué)業(yè)壓力大，給他們“留白”的空間又很少。老師不應(yīng)該把知識點(diǎn)下放，不要把高年級的內(nèi)容提前灌輸給低年級的學(xué)生。好的學(xué)習(xí)方法是做了十道題，把知識點(diǎn)掌握得很牢固，可以靈活運(yùn)用；笨的學(xué)習(xí)方法是做一百道題，但不會變通。孩子們應(yīng)該出于興趣，自由探索其他知識，而不是被禁錮在以應(yīng)試為導(dǎo)向的題海中。

問：業(yè)余時(shí)間，您有些什么愛好？

答：欣賞音樂。我最喜歡的英文歌是“You raise me up”，中文歌是《我和我的祖國》。它們的歌詞有著深刻的內(nèi)涵，每一段都圍繞著主旋律重復(fù)，但每一次重復(fù)又有著變化。這很像我們做科研工作的過程。最近，我也在試著寫一個(gè)曲子，反映科學(xué)家如何克服困難，不斷取得突破。

1945年3月 出生在江蘇宜興

1966年 畢業(yè)于上海師范學(xué)院（現(xiàn)上海師范大學(xué)）物理系，被分到上海市梅隴中學(xué)當(dāng)物理老師

1978年 考上中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所研究生，先后獲得碩士學(xué)位和博士學(xué)位

1984年12月起，擔(dān)任中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所物理室副主任

1993年 7月起，擔(dān)任中國科學(xué)院紅外物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任

2005年 正式當(dāng)選中國科學(xué)院院士

●曾獲全國首屆創(chuàng)新爭先獎?wù)?、第十四屆上海市大眾科學(xué)傳播杰出人物、首屆上海統(tǒng)一戰(zhàn)線崗位建功十大楷模、上海市科普創(chuàng)新杰出人物獎、2017年度“感動上海人物”等多項(xiàng)榮譽(yù)，并被多家媒體譽(yù)為“心系科普的院士”。

●發(fā)表學(xué)術(shù)論文800余篇，專利100余項(xiàng)，出版專著6部，先后獲得國家自然科學(xué)獎3次、省部級科學(xué)技術(shù)獎12項(xiàng)。