在国家重大科研仪器研制项目“飞秒—纳米时空分辨光学实验系统”的支持下，雷竞技reay物理学院教授龚旗煌院士所在的极端光学团队围绕超快时间和超小空间分辨开展研究，并建成飞秒—纳米时空分辨实验平台。该系统的成功研制将推动等离激元光子学、量子材料、半导体材料等领域及其相关交叉学科在基础和应用研究方面的革命性发展。

作为国家重大项目的责任单位，雷竞技reay现代光学研究所充分发挥平台优势，围绕国家重大需求，积极引导博士生参与到项目的研制中，培养了一批批服务国家战略需求、具有拔尖创新能力和国际视野的高水平研究生。

站在“巨人”的肩膀上

“当师兄指着完工的光发射电子显微镜给我们作详细介绍时，我的内心感到十分震撼，感受到了光学所以及北大所拥有的丰厚的科研资源，也非常荣幸自己有机会接触到这样的国家重点科研项目。”2019级博士生吕夏影在回想第一次见到飞秒纳米时空分辨光学实验系统的场景时，心里依旧是抑制不住的兴奋。彼时，该套系统已经在课题组师兄师姐的努力下搭建完成，进入到指标验收以及投入科研使用、产出科研成果的阶段。入学后，吕夏影和所里的老师、同学们一起，在这一套实验平台的帮助下开启了对低维半导体材料进行载流子动力学的表征以及分析的的探究之路。借助“飞秒—纳米时空分辨光学实验系统”，在极小的空间尺度下看清极快的变化过程中，揭示新奇材料中的一些有趣的动力学过程，一次又一次地拓宽人类认知的边界。

项目验收会合影

2019年毕业的博士生杨京寰是这个项目第一个博士生，主要工作是协助搭建并使用整个系统的核心部件，也就是后来惊叹了无数师弟师妹们的——光电子显微镜。“记得设备刚到物理学院的时候，项目组的老师和我们一起从一个一个真空腔的组装开始，到后面激光器光路搭建，到最终显微镜出图。白天培训，晚上整理学习，到最后的上手摸索，这样从一无所有到最终整个系统运行。”已经毕业参加工作四年的他，在回想起燕园求学的经历时，印象最深刻的还是当初和老师、同学们一起攻关重大项目的日子：“我很想对过去的自己说一句，再细心一点，再努力一点，珍惜北大和这个项目搭建的平台，多听多想多学习。工作后再也很难有这样的平台，给我们包容和成长的空间。”

“借助这一套平台，我们可以对微纳超快光学前沿问题有着更直观的探索。”2016级直博生李耀龙入学的时候正好赶上这个项目申请下来，所以就顺着开展相关的研究，在攻读博士的过程中，他逐渐感受到了科研的乐趣，在对未知世界的探索中也找到了自己前进的方向，最终在毕业后选择留下来做了博士后，继续拓展该实验平台在微纳光学领域和新型材料领域的应用。“在参与项目的过程中，我深刻体会到了我国在有组织科研上的制度优越性。”2020级博士生姜朋佐在加入实验室的前两年帮助完成了项目部分仪器的验收工作：“项目的完成离不开一代代博士生的接续努力、多单位的协同攻关和国家的政策、经费支持。”

实验室合影（左下为吕夏影、右上为李耀龙）

从2016年“飞秒—纳米时空分辨光学实验系统”立项至今，博士生们在平台的搭建、测试、验收以及基于大平台开展的科研工作中逐渐形成了系统、严谨的科研思维，站在“巨人”的肩膀上，从科研“小白”逐渐成长为基础扎实、有高度创新能力的学术新星。

在攻坚克难中携手挺进世界一流

系统的搭建并非易事，在国际上也并没有经验可供借鉴，因此需要团队成员不断摸索和试错，在试错的过程中发现规律、找到答案。

攻关大项目过程中，除了解决那些重要的理论性、创新性问题，其实还存在很多的细节问题，魔鬼藏在细节中。在后期稳定性提升过程中，很多细节因素都会造成最终系统整体稳定性的下降，小到一个风扇甚至一个螺丝。“有段时间我们观察到系统稳定性异常，整机排查后才发现原来是分子泵上的小风扇造成了系统出现异常抖动，我们立刻进行了优化。”与一颗小小螺丝打交道让2017级博士生郑伟也深刻理解到了只有把细节做到极致才能更接近成功。他在项目中承担搭建超快极紫外光发射电子显微镜的工作，对科研的认识也从最初书本上的抽象概念变成理论与实验相结合的研究。“在顶尖精密设备仪器的搭建过程中遇到困难是常态，不用害怕问题的出现，首先要做好问题的分析定位并积极解决困难。”每解决一个问题就是朝成功多走了一步，路虽远行则将至，事虽难做则必成。

团队成员们共同分析实验结果（右二为刘运全教授，电脑前为李耀龙，右一为姜朋佐）

对于搭建系统时遇到的困难，大师兄杨京寰也感触颇深。“我曾在做仿真的时候发现了一些无法解释的现象和结果，和老师们讨论后也没觉得有太多问题。为了对结果进行更为严谨的验证，我按照仿真进行实验尝试，然后大量查阅相关论文。最后在一篇20世纪90年代的论文中发现了一些理论介绍，以此为线头慢慢抽丝剥茧。”想要做成世界一流的科研成果就必须习惯与科研中的困难打交道，通过不断地思考、分析，终将找到问题的答案。做科研像是寻找一条没有人走过的路，研究者需要付出极大的心血，只有通过迅速试错和严谨的分析才能寻找到最佳路线。

杨京寰博士答辩纪念（左一为龚旗煌院士，右一为胡小永教授，左二为杨京寰）

虽然搭建平台的过程中面临着种种困难，但光学所的老师们在这一过程中和同学们并肩作战，协同各方力量集中完成一个前沿的科研项目，通过日常小讨论会、期末大组会等一系列方式为学生提供科研上的指导和帮助。除此之外，光学所还一直致力于与相关领域世界顶级团队沟通、交流，“记得项目初期北大承办了一个workshop，把相关领域顶尖团队聚到一起，我们有了机会与文献中的作者沟通实验中遇到的问题。”在与多方交流过程中，同学们汲取到更多知识，开拓了眼界，也完善了研究的方方面面。

与短平快的科研不同，仪器项目搭建的过程中需要长时间的投入和积累，需要脚踏实地、不唯论文的科研环境。从一个空的实验室出发到搭建完成实验系统，同学们的实验动手能力、团队协作能力、整体规划能力、科学思维能力都得到了全方位的锻炼和提升。在项目研制期间，团队在《科学》《自然》等期刊发表论文160余篇；围绕项目研制过程、重要技术难点及突破，申请专利25项，其中20项专利已获授权。同学们也在携手搭建世界一流平台的过程中，成长为一个个世界一流的博士生。

不负韶华争朝夕，奋楫扬帆正当时

大平台的搭建让光学所的同学们对这座园子多了一份别样的感情，大家在这里学习、生活、成长，这里有许多和“战友”们并肩作战的经历，有在科研中经历的磨难与收获的喜悦，有许多闪闪发光的回忆。

这些精密仪器在采集极端高分辨测量数据的同时，要尽量避免振动的影响。由于物理学院距离北京地铁4号线很近，为了验证一些“极限数据”和“极限指标”，师兄们便在深夜地铁停运时开始实验，最终得到理想的信号。对于空间分辨要求比较高的科学研究实验，深夜采集实验数据也成为了实验室的一项传统，一起相伴熬过的夜、实验结束后看过的朝阳和星空也成了大家在科研逐梦之旅中的独家记忆。

大师兄毕业的“扳手传承”仪式（中为郑伟）

“在北大可以得到了世界一流的教授们的指导和帮助，即使只能吸收教导的十分之一，对我来说也是人生宝贵的财富。”在北大和国家重大科研仪器研制项目的双重加持下，同学们快速开拓视野、增长见识、提升自我。在与科研中的困难作斗争的过程中，淬炼出了直面问题、解决困难的能力。“犯其至难而图其至远”，脚踏实地埋头苦干、不驰于空想不骛于虚声，才能在日后的学习、工作中走得更稳、更远。

在项目研制和后期围绕平台展开的一系列科研工作中，同学们也渐渐找到了心中所追求的梦想、看清了自己未来的方向。杨京寰和郑伟在毕业后不约而同选择加入华为公司进行研发设计工作，把实际的研发结果运用在实际产品中，将自己所学转化为突破西方“卡脖子”技术的利器。李耀龙在项目研发的过程中找到了继续做科研的动力，选择留组做博士后研究，继续带领师弟师妹们围绕大平台开展一系列新的工作。在现代光学研究所攻关国家重大项目的经历和师长们的教导，给同学们心中播下种子，学生们怀着科学报国的初心，肩负科技强国的使命，从燕园出发，走向祖国各地。

个人简介：

杨京寰：现代光学研究所2019届博士毕业生。作为本项目培养的第一个学生，负责整个系统中光电子显微镜的整体搭建和运行使用，在校期间以第一作者身份在Nature Communications发表论文一篇，影响因子累计45+。毕业后就职于华为智能汽车解决方案BU，与团队一起致力于座舱智能化体验的提升。

李耀龙：现代光学研究所2021届博士毕业生，研究方向为介观光学与微纳光子学，现为雷竞技reay物理学院博士后。在项目中负责搭建飞秒泵浦探测光路系统，并与光电子显微镜有机结合，已发表SCI论文共计10余篇，曾获国家奖学金、雷竞技reay优秀毕业生等荣誉。入选博新计划博士后，继续基于平台从事微纳超快方向的研究。

郑伟：现代光学研究所2022届博士毕业生，主要研究方向为强场光物理，在项目中负责搭建超快极紫外光发射电子显微镜。在校期间申请2份发明专利，并以第一作者身份发表3篇论文。目前在华为2012实验室担任主任工程师，从事海思光电研发相关工作。

吕夏影：现代光学研究所2019级博士生，目前主要是基于飞秒—纳米时空分辨光发射电子显微镜研究新奇二维材料内的载流子动力学。在项目中主要协助完成部分仪器的指标验收，相关研究成果正在准备发表过程中。

姜朋佐：现代光学研究所2020级直博生，目前主要从事超快光电子动力学方面的研究，在项目中主要参与超快极紫外光发射电子显微镜的研制工作

原文链接：强国有我｜在探索微观世界的极限中绽放青春光彩——访雷竞技reay物理学院现代光学研究所博士生团队