2019年，張成磚加張成獲得復(fù)旦第十屆“學(xué)術(shù)之星”特等獎(jiǎng)，想成也在這一年，為個(gè)為科瓦他從復(fù)旦物理學(xué)系博士畢業(yè)，研高被破格錄用為博士生導(dǎo)師、塔添青年研究員。張成磚加2022年，想成29歲的為個(gè)為科瓦他晉升為研究員。
自2010年進(jìn)入復(fù)旦求學(xué)，研高從本科、塔添直博到工作，張成磚加張成在Nature、想成Nature Materials、為個(gè)為科瓦PRL等學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文50余篇，研高但他還有更大的塔添學(xué)術(shù)愿景：“我希望帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，開展只有我們才能完成的原創(chuàng)性工作。”
畢業(yè)留校即任博導(dǎo)
2019年5月，張成博士答辯通過后，向復(fù)旦申請(qǐng)教職。多年來，應(yīng)屆理學(xué)博士直接留校任教罕見，但張成的申請(qǐng)材料中有諸多亮點(diǎn)。
在復(fù)旦微納電子器件與量子計(jì)算機(jī)研究院（下稱“微納量子研究院”）院長(zhǎng)沈健教授和張成博士導(dǎo)師、復(fù)旦物理學(xué)系特聘教授修發(fā)賢的力薦下，經(jīng)學(xué)校審議，最終，這位26歲不到的年輕人被破格聘任為微納量子研究院青年研究員。
本科嶄露頭角，論文登上材料學(xué)頂刊
2010年夏，在復(fù)旦高招現(xiàn)場(chǎng)，張成捧起一本招生目錄，對(duì)著專業(yè)發(fā)怔。跟招生辦老師一番交流后，張成報(bào)考了復(fù)旦物理學(xué)系。迎新季，這位不滿17歲的少年從江西農(nóng)村來到復(fù)旦。
入校后，除了日常學(xué)習(xí)，張成喜歡宅在寢室，看看書和美劇。科研之路始于大三。《科研實(shí)踐》課程鼓勵(lì)本科生進(jìn)入課題組開展研究訓(xùn)練。旁聽?zhēng)讉€(gè)課題組的組會(huì)后，張成深感科研項(xiàng)目難度較大，不適合“科研小白”。
那時(shí)，恰逢修發(fā)賢回國(guó)加盟復(fù)旦物理學(xué)系。“修老師群發(fā)招生廣告給系里所有本科生，歡迎大家進(jìn)組學(xué)習(xí)。”被圖片里修發(fā)賢親切的形象吸引，張成立馬發(fā)郵件報(bào)名，加入到修發(fā)賢的課題組，自此開啟長(zhǎng)達(dá)6年的師生情緣。
位于先材樓4樓的修發(fā)賢實(shí)驗(yàn)室剛剛成立，可謂是家徒四壁。參觀后，張成想：從零開始，或許是一個(gè)更有趣的選擇。
擰螺絲、焊電路、接水管、寫程序……在接下來的一年半里，張成和師兄們一起買設(shè)備、搭建實(shí)驗(yàn)室，“可以說硬生生被練成‘十項(xiàng)全能’。”正是一點(diǎn)點(diǎn)搭建物理實(shí)驗(yàn)室的過程，激發(fā)了他對(duì)科研的興趣。他意識(shí)到開展科研工作切忌眼高手低，“成熟的研究會(huì)讓新手感到惶恐。不如先從基本的東西學(xué)起，即使這些工作看上去沒有那么高大上”。
與此同時(shí)，張成和同學(xué)袁翔（現(xiàn)華東師范大學(xué)教授）合作，利用系里的公用設(shè)備測(cè)量摻雜材料體系的電學(xué)行為，獲得頗有意思的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在研究生入學(xué)當(dāng)天，成果發(fā)表在材料學(xué)頂刊Advanced Materials。這一課題經(jīng)歷讓張成樹立科研信心，并選擇直博復(fù)旦，繼續(xù)師從修發(fā)賢從事拓?fù)浒虢饘佥斶\(yùn)研究。
直博復(fù)旦，手握多個(gè)重量級(jí)成果
博士期間，張成在Nature、Nature Materials、Nature Communications 等頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊以第一作者發(fā)表多篇論文。
其中一項(xiàng)代表性工作是發(fā)現(xiàn)基于外爾軌道的三維量子霍爾效應(yīng)。該實(shí)驗(yàn)需在高達(dá)幾十特斯拉的強(qiáng)磁場(chǎng)條件下進(jìn)行量子輸運(yùn)測(cè)量，實(shí)驗(yàn)初期課題組主要在美國(guó)國(guó)家強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室開展研究。
“物理學(xué)系和課題組針對(duì)學(xué)生出國(guó)開會(huì)、做實(shí)驗(yàn)有經(jīng)費(fèi)支持，這解決了我們的后顧之憂。”在院系支持下，博士期間，張成和袁翔前后坐過20多趟越洋航班，在短時(shí)間內(nèi)完成大量的數(shù)據(jù)采集。常常是時(shí)差還沒倒過來，就進(jìn)入幾天連軸轉(zhuǎn)的工作。
后來，國(guó)內(nèi)陸續(xù)在合肥和武漢分別建設(shè)兩個(gè)強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中心。張成的部分研究得以在國(guó)內(nèi)開展。作為國(guó)內(nèi)穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)裝置試運(yùn)行期的第一批“吃螃蟹的人”，張成經(jīng)常和一墻之隔趕著驗(yàn)收的實(shí)驗(yàn)裝置施工隊(duì)一起“并肩作戰(zhàn)”。為了避免施工打電鉆、電焊切割等操作對(duì)精密測(cè)量的影響，每天中午施工隊(duì)的休息間隙，成為他們采集數(shù)據(jù)的黃金窗口。
制備一批高質(zhì)量的量子輸運(yùn)器件，自學(xué)使用強(qiáng)磁場(chǎng)大科學(xué)裝置、帶著樣品跨國(guó)奔波測(cè)量，馬不停蹄分析數(shù)據(jù)……歷時(shí)3年“苦行僧”般的攻堅(jiān)，張成和合作者們?cè)趯?dǎo)師修發(fā)賢教授的指導(dǎo)下，終于成功把量子霍爾效應(yīng)從二維尺度拓展到三維電子結(jié)構(gòu)中。
2018年12月，研究成果以《砷化鎘中基于外爾軌道的量子霍爾效應(yīng)》為題發(fā)表于Nature。張成、復(fù)旦校友張億和袁翔為共同第一作者。美國(guó)麻省理工學(xué)院教授Joseph Checkelsky發(fā)郵件祝賀團(tuán)隊(duì)，表示其研究激起領(lǐng)域內(nèi)很多學(xué)者的興趣。美國(guó)科學(xué)院院士、哈佛大學(xué)Ashvin Vishwanath 教授專程撰文評(píng)述和推薦了這一工作。
2019年3月，張成的另一項(xiàng)代表性研究——利用費(fèi)米弧電子結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)超高二維電導(dǎo)率，以《外爾半金屬砷化鈮納米帶中的超高電導(dǎo)率》為題發(fā)表在Nature Materials。他也因此獲得美國(guó)物理學(xué)會(huì)頒發(fā)的 Iris M. Ovshinsky 會(huì)議獎(jiǎng)。
張成（右一）和導(dǎo)師修發(fā)賢
多項(xiàng)重要研究工作獲得國(guó)內(nèi)外學(xué)業(yè)界關(guān)注，被Science、Nature Physics等學(xué)術(shù)期刊亮點(diǎn)報(bào)道，這些突破性研究使張成成為復(fù)旦最年輕的博導(dǎo)之一。“感謝學(xué)校給了我很大支持，能夠在這里繼續(xù)開展相關(guān)研究，去探索出更多有影響力的工作。”
在2019年的第十屆“學(xué)術(shù)之星”答辯會(huì)暨頒獎(jiǎng)典禮上，張成講述在復(fù)旦九年求學(xué)經(jīng)歷，深深打動(dòng)了現(xiàn)場(chǎng)評(píng)委。張成分享了三維量子霍爾效應(yīng)研究工作背后故事——為了前往美國(guó)佛羅里達(dá)州的小城塔拉哈西中的實(shí)驗(yàn)室，每次需要轉(zhuǎn)機(jī)兩次才能抵達(dá)。“2016年我們坐過二十多趟飛機(jī)，一共有140多個(gè)小時(shí)在航班和機(jī)場(chǎng)度過。”
張成在美國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室
由于美國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室對(duì)外開放時(shí)間有限，張成和袁翔必須在短時(shí)間內(nèi)完成大量數(shù)據(jù)采集和分析，為了提高效率，他們輪流倒班做實(shí)驗(yàn)，曾經(jīng)一周都沒有踏出實(shí)驗(yàn)樓，實(shí)驗(yàn)間隙直接到隔壁辦公室躺在睡袋里就地休息。由于強(qiáng)磁場(chǎng)設(shè)備被大量冷卻水圍繞，張成覺得自己好像“睡在瀑布邊上”。“我們啃了一個(gè)星期的面包和罐頭，那個(gè)味道至今印象深刻。”
復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系教授金國(guó)新在給張成頒“學(xué)術(shù)之星”特等獎(jiǎng)時(shí)說：“你們不容易啊，總算熬出頭了。”
火爆課題組竟是“放養(yǎng)式”
張成（右一）和合作者、學(xué)生一起搭建設(shè)備
獲獎(jiǎng)的當(dāng)年張成留校，繼續(xù)深耕三維量子霍爾效應(yīng)，團(tuán)隊(duì)在進(jìn)一步提升材料性質(zhì)和器件工藝上遇到技術(shù)瓶頸。近年來，張成的學(xué)生通過不懈的努力最終攻克這一難題，目前團(tuán)隊(duì)正在穩(wěn)步推進(jìn)三維量子霍爾效應(yīng)的進(jìn)一步研究，探索更加接近量子極限的豐富物理現(xiàn)象。
三年間，張成主持國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃青年項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、上海市曙光計(jì)劃等多個(gè)科研項(xiàng)目；在拓?fù)湮飸B(tài)領(lǐng)域先后發(fā)表多篇代表性論文，包括強(qiáng)磁場(chǎng)誘導(dǎo)一維外爾費(fèi)米子、在外爾半金屬中發(fā)現(xiàn)動(dòng)態(tài)手征反常、綜述外爾軌道的量子化效應(yīng)及應(yīng)用、磁場(chǎng)誘導(dǎo)密度波的非線性輸運(yùn)……
剛工作時(shí)，張成住的較遠(yuǎn)，來回路上要兩個(gè)多小時(shí)。科研工作日益繁忙，為節(jié)省時(shí)間，他每?jī)商旎靥思遥恢茉谵k公室沙發(fā)上總要睡兩三晚，這樣的狀態(tài)持續(xù)兩年多，直到搬去離學(xué)校更近的地方。
“符合一個(gè)穩(wěn)定運(yùn)行的課題組標(biāo)準(zhǔn)。”工作三年后，憑借優(yōu)秀的學(xué)術(shù)成果，張成再一次破格晉升為研究員。
在張成的課題組，既可以進(jìn)行量子物態(tài)調(diào)控這一偏基礎(chǔ)的研究，也可以從事光電探測(cè)等偏應(yīng)用的研究。
從學(xué)生轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)師，張成采取“放養(yǎng)式”管理。在他看來，鼓勵(lì)學(xué)生做感興趣的研究，激發(fā)其內(nèi)生動(dòng)力，是高效產(chǎn)出科研的更有效手段。不設(shè)打卡制度、自由安排工作時(shí)間，使張成課題組成為最火爆的課題組之一。“我去食堂吃午飯時(shí)，經(jīng)常在路上遇到睡眼惺忪、剛過來準(zhǔn)備開始實(shí)驗(yàn)的學(xué)生。”張成笑著說，“只要他們以合適的節(jié)奏在前進(jìn)就行，我尊重他們每個(gè)人的工作風(fēng)格。”
放養(yǎng)但不放任。“大小組會(huì)”是張成課題組雷打不動(dòng)的慣例。每周一晚上，他會(huì)和11位博士生開例會(huì)，確認(rèn)學(xué)生研究課題是否穩(wěn)步推進(jìn)，遇到困難即時(shí)討論、解決。每周四晚，張成空出大段時(shí)間，學(xué)生可以跟他單獨(dú)交流尚未成熟的科研想法，討論更具細(xì)節(jié)的研究?jī)?nèi)容。
張成的教育風(fēng)格深受導(dǎo)師修發(fā)賢的影響。“修老師總是支持學(xué)生的想法，只要有一定可行性，就支持去做。”在修發(fā)賢的每周組會(huì)中，只要他覺得想法可行，會(huì)立刻掏出手機(jī)聯(lián)系合作者討論，或拿起本子上記下，“我要幫張成做……”當(dāng)張成和袁翔提出想開展強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，盡管修發(fā)賢當(dāng)時(shí)不太熟悉這一領(lǐng)域，仍發(fā)郵件聯(lián)系國(guó)內(nèi)外的實(shí)驗(yàn)中心。“修老師就是這么支持我們的。”
與實(shí)驗(yàn)室相隔百米，張成的辦公室隨時(shí)向?qū)W生敞開。“學(xué)生做實(shí)驗(yàn)遇到困難，會(huì)沖過來敲門把我拉走，幫他們‘干活’。”這一幕何其熟悉——有一次設(shè)備故障，修發(fā)賢就拿著說明書，坐在地上跟張成一起調(diào)試設(shè)備。“他直接帶著我們上手做實(shí)驗(yàn)，手把手教我們?nèi)プ觯嬲w會(huì)到‘師傅帶學(xué)徒’的感覺”。
如今，當(dāng)年的學(xué)生已成博導(dǎo)，而曾經(jīng)接受過的悉心教導(dǎo)正以同樣的方式傳遞給新一代年輕人。
今年，張成指導(dǎo)的第一批博士生即將畢業(yè)。回顧過往求學(xué)時(shí)光，2020級(jí)博士生牟毅成說，“張老師常教育我們要多閱讀文獻(xiàn)、培養(yǎng)物理圖像思維、提升學(xué)術(shù)品位，做學(xué)術(shù)不能閉門造車，要常與同行溝通交流，碰撞出更多火花”。
為科研高塔添磚加瓦的普通人
2019年，在復(fù)旦“學(xué)術(shù)之星”特等獎(jiǎng)答辯時(shí)，張成曾說：
“科學(xué)不斷發(fā)展不僅靠天才們帶來的突飛猛進(jìn)，更多時(shí)候靠的是大量不知名科研工作者一點(diǎn)點(diǎn)向前推動(dòng)，我想成為這樣一個(gè)為科研高塔添磚加瓦的人。”
6年光陰過去，如今他有了更大的學(xué)術(shù)愿景。“比起在熱門賽道比別人跑得快一點(diǎn)點(diǎn)，我更喜歡走在原創(chuàng)性研究的路上。”近年來，團(tuán)隊(duì)將聲表面波技術(shù)引入到凝聚態(tài)物理研究中，作為新的量子物態(tài)探測(cè)手段，這在過去一直存在困難而無法得到廣泛應(yīng)用。“磨刀不誤砍柴工，我們現(xiàn)在的研究就是鉆研如何打磨出一把更鋒利的柴刀。”
“我希望我們團(tuán)隊(duì)做的事情，是未來10年內(nèi)都不會(huì)有人做的、有意義的科研工作，是除了我們團(tuán)隊(duì)沒有人能做成的工作，這是我們的科研追求。科研高塔上的某一塊磚，必須由我們親手安上去，而且安上去的位置十分重要。”
科研之外，每周一下午，張成還在本部校區(qū)教授本科生《醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)》課程，體驗(yàn)教學(xué)相長(zhǎng)。通過實(shí)驗(yàn)和理論教學(xué)，他深入研究超聲、磁共振等背后的物理。受教學(xué)啟發(fā)，團(tuán)隊(duì)不斷提出大膽的科研設(shè)想，聲表面波技術(shù)研發(fā)中的很多新奇想法也是源自于此。但是，科研實(shí)驗(yàn)中失敗是常態(tài)，張成做好隨時(shí)失敗的準(zhǔn)備。
“科研就是這樣，你撒出一把種子，努力去澆灌，可能啥也長(zhǎng)不出來，也可能長(zhǎng)出一朵花。但只此這一朵，或許就能讓人類的知識(shí)疆域拓展一寸。”
“在失敗的磨礪中，確保自己不被困難打倒，這很重要。”讀博期間實(shí)驗(yàn)碰到困難時(shí)，張成喜歡繞著江灣校區(qū)經(jīng)緯路騎車，坐在日湖邊放空腦袋，再回來又有動(dòng)力堅(jiān)持下去。“正是這種不斷的堅(jiān)持，讓研究突破瓶頸，走向下一步。”
“在做科研上，真正能決定你走多遠(yuǎn)的，一個(gè)很重要的因素是經(jīng)不經(jīng)得起折騰。”當(dāng)年的“學(xué)術(shù)之星”張成在復(fù)旦已度過15年。扎根復(fù)旦土壤，他在科研這條路上樂此不彼地“折騰著”。
日前，第十六屆“學(xué)術(shù)之星”評(píng)選活動(dòng)已啟動(dòng)。新一屆畢業(yè)生之星、本科生心目中的好老師、研究生心目中的好導(dǎo)師、“十佳‘三好’導(dǎo)學(xué)團(tuán)隊(duì)”也正在陸續(xù)推進(jìn)中。
你想成為像張成一樣的“學(xué)術(shù)之星”嗎？希望百廿復(fù)旦的學(xué)術(shù)星空，因你的光芒更加璀璨！
制圖：實(shí)習(xí)編輯：羅鈺責(zé)任編輯：李斯嘉
