大江东丨上海科技功臣褚君浩:下笨功夫做真学问,炼就中国红外“慧眼”
人民日报客户端上海频道黄晓慧2026-07-02 10:08

7月2日,中国科学院上海技术物理研究所褚君浩院士获颁上海科技工作者的最高荣誉——上海科技功臣。因为亮相央视《开讲啦》、累计作科普报告330余场、主编科普著作30余部,他成为青少年熟知的“科普明星”,很多人都知道上海技物所有一位“把光电讲透”的院士,却对他为中国红外事业筑起的基石,知之甚少——

他是我国红外学科奠基人之一,“炼就”红外光“慧眼”40多年。他建立了窄禁带半导体物理学体系、研究成果推动了我国红外探测器进入国际一流水平,并应用于红外遥感、风云卫星、嫦娥探月、火星探测等;开辟了常温红外探测新方向,为129个国家和地区提供气候变化研究数据;发现了电磁诱导势阱效应红外探测新原理,被国际上列入七类主要光电效应。

位于上海虹口的技术物理研究所1号楼实验室外走廊,几台“古董”光谱仪并排陈列。81岁的褚君浩院士轻抚过这些伴他走过近半个世纪的“科研老伙计”,对记者说:“当年,我们就是在这几台仪器上一遍遍地测试样品,一分钱硬币大小,每一个都要经过研磨、抛光、清洗、测量,一道工序出错,半个月白干。"他的办公室抽屉里,至今保存着这些实验样品。

褚先生有保留原始实验记录的习惯,连早年带学生做实验的手写数据本也完好收藏着。“这不是故纸堆,是科学该有的样子。”在褚君浩看来,完整的原始记录是科学可追溯的根基,严谨治学的传统就该这样一代代传下去。

褚君浩院士回忆当年在光谱仪上做实验。黄晓慧摄

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一项世界难题的挑战,把中国人的名字写进了国际公式

受父亲影响,褚君浩年少时迷上物理,但高考却因作文偏题与第一志愿复旦大学失之交臂,去了上海师范学院物理系。毕业后他被分到普陀区梅陇中学教了十年物理课——那是他口中“学会把复杂道理讲清楚”的十年。

1978年,研究生恢复招生,33岁的褚君浩考入上海技物所,师从我国红外物理奠基人汤定元先生。汤定元交给他的第一个任务,便是攻克碲镉汞本征光吸收光谱这一世界级难题。碲镉汞是制造红外探测器的核心材料,让红外设备拥有“夜视眼”,广泛应用于夜视仪、卫星遥感和精确制导等领域。

“汤先生要我测准碲镉汞材料的‘禁带宽度’,我当时想,外国人都没测出来的东西,我怎么测得出来?”褚君浩说,如果把电子比作住在楼里的住户,禁带就是楼层间的“台阶”。电子想要“低楼层”跃迁到“高楼层”从而产生电信号,必须跨过这段距离。禁带的宽窄,直接决定了材料对哪种波长的红外光最敏感。要测准它,就得把碲镉汞晶片样品磨得像蝉翼一样薄,让红外光能穿透。

然而,当时进口一片指甲盖大小的碲镉汞晶片就要花1000美元,实验中极易破损,所里根本没有经费支撑海量实验,只能“自制碲镉汞晶片”。关键时刻,上海技物所内三个材料生长小组的科研人员通力协作,毫无保留地将他们亲手培育的晶体提供给褚君浩。

有了所里同仁的支援,有了汤先生的指导和鼓励,褚君浩在实验室里一遍遍地磨样品、测数据,“下最笨的功夫做最难的课题”。历经三年,上千次样品制备,数万组数据比对,最终绘制出国际上最完整的碲镉汞红外本征光吸收光谱。在此基础上,褚君浩、徐世秋、汤定元合作提出碲镉汞禁带宽度与组分、温度的关系式,被国际红外界命名为CXT公式(C取自褚君浩Chu,X取自徐世秋Xu,T取自汤定元Tang),至今仍是红外探测器设计的“金标准”。

“1983年我在《红外研究》发了一篇论文,几个月后所里情报室老师急匆匆叫我:‘小褚,你那篇文章被翻成英文登在美国国防部AD报告上了,啥情况?'吓我一跳,后来才知道老外觉得重要就主动译载了。”多年后说起当时的情形,褚君浩笑着说,“说真的,那一刻我知道——中国人的红外物理,世界在看。”

褚君浩主持建立了窄禁带半导体表面二维电子气子能带结构理论,在国内率先开展铁电薄膜非制冷红外探测器研究,研制成功PZT和BST铁电薄膜非制冷红外探测器并实现热成像——这些写着中国人名字的理论突破,最终化作“红外慧眼”的理论支撑:风云四号气象卫星每15分钟给地球大气做CT,“玉兔号”月球车与“祝融号”火星车靠红外光谱仪分析星表物质成分,夜视装备、机场安检、医用热成像……

“在红外技术上,我们从跟跑到并跑,现在部分领域开始领跑,当你的名字和马克斯·普朗克这样的物理大家引用出现在同一篇文献时,这是科研人员最大的幸福,也是科学的魅力所在。”褚君浩说。

褚君浩在实验室查看实验结果。黄晓慧摄

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一封家书的召唤,“世界上最好的地方是中国”

“下笨功夫,做真学问”,褚君浩深知科研没有捷径,唯有至真至诚,将这份对科学的真诚毫无保留地刻进了育人准则里。他要求学生做到“五态共存”:已发表论文是根基,在审稿论文是锋芒,在写论文是沉淀,进行中实验是火种,不断涌现的新想法是永不熄灭的好奇心。“缺哪一块都不能叫‘在做科研’,只能叫‘混日子’。”他批评起来不讲情面。

褚君浩带学生看重三样东西——勤奋、好奇、责任感。他常讲起自己当年泡图书馆手抄外文期刊、手算拟合曲线的往事:“现在条件好太多了,你们缺的不是设备,是坐得住冷板凳的劲。”见学生实验屡败想放弃,他不讲大道理,只是提醒:“小草怎么活的?石头缝里也能长。随遇、谦和、顽强——先学做小草,再学做科学家。”

褚君浩的首位博士生黄志明说,褚先生对他影响最大的是胸怀祖国、择一事终一生的科学家精神。攻读博士的三年多时间里,只琢磨一台红外椭圆偏振光谱仪,希望把前辈的科学路走下去;在新加坡结束博士后,放弃优渥条件回到技物所的决定,也是受褚先生的影响。

当年褚君浩硕士毕业时,收到美国一所大学博士录取通知及每年两万多美元奖学金,是国内津贴的二十多倍。但汤先生一番话,让他坚定选择留在国内读博;1986年,禇君浩获德国洪堡基金资助赴慕尼黑技术大学做访问学者,期满时德方挽留,他再次婉拒,如期归国。他记得父母家书中那段话:“世界上最好的地方是中国,中国最好的地方是上海,上海最好的地方是华东师范大学师大一村(注:此为褚君浩父母住所)”。

“当年汤先生一声召唤,褚老师回来了;如今褚老师一声召唤,我回来了——一代代人就这样接续。”黄志明说。

褚君浩在复旦大学、华东师范大学两校讲授《半导体物理》《红外光电子》,为本科生开“科学精神与科技创新”通识讲座,主张理工科学生读科学史和科学家传记,“搞技术的人如不懂科学精神从哪儿来,容易变成只知敲代码的匠人”。迄今培养博士、硕士百余人,多数活跃在我国红外、光电子及新能源领域一线。

这位院士至今保留了中学教师的习惯——板书工整、例题生动,讲能带结构时特意在黑板画出色彩分明的示意图,顺手加一句:“你们以后出去讲科普也得这么画,别拿公式吓唬小孩。”

褚君浩在全国科普日活动中作科普报告。上海技物所供图

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一场“科普”的长跑,让科学故事浸润人心

今年上海科技节开幕式上,褚君浩站在交响诗《写给未来的信》追光下,与影像中那个对着灯泡发呆、在笔记本上写下“要让定律里有中国人名字”的少年褚君浩对望。他轻声回应:“你问的那个问题,我用了很久才真正弄懂——后来我们研究看不见的光,把中国人的名字写进了国际公式。”台下少年们仰头望着,第一次从这个温厚的笑容里,触碰到一位科学家跨越半世纪未曾冷却的好奇心。

这场“演出”,只是褚君浩四十年科普长跑的一帧。

在梅陇中学任教十年期间,他就开始在报纸上发表科普文章;1978年读研同年加入上海市科普作家协会,此后再未离开。褚君浩做科普极讲究分层,对中小学生讲牛顿三棱镜分光引入红外线概念,拿额温枪、夜视仪、火星车举例,“让孩子觉得物理好玩”;对大学生和青年教师讲红外物理前沿与交叉学科可能性,“点一把火”;对公务员和企业家讲光电传感、智能时代传感器是系统的“眼睛”,“帮决策者理解科技大势”。他常说:“好的科普不是灌输知识点,是培养科学方法、科学精神、科学思维——这三样拿到了,干哪行都有用。”

即便科研教学日程排满,只要中小学或科技馆邀他做科普报告,他几乎从不拒绝。“时间挤挤总有。”京沪往返他偏爱高铁,只因为五个小时安静车厢正好打磨课件。“科普让我学会跨学科表达,当年浦江论坛我跟生化所阮康成聊天,他提到量子点可做生物标记,我们一拍即合申请到了863课题。科普不只是输出,它反过来滋养科研。”

近年,他开通抖音账号连续发布光电现象短视频,在“科创教育经典导读”向青少年推荐《你的孩子也能成为爱因斯坦》,反复叮嘱:“别老想着培养天才,先培养有科学精神、爱动脑子的普通劳动者。”

有人问他,八十岁了为什么还活跃在科研科普一线?他笑着说:“匡定波先生九十五岁还每周三次来所里,我敢歇吗?”

“我们在有些领域已经跑到世界前沿,但总差一口气。哪天我们的仪器设备也成为世界一流,不再依赖进口,才可以称得上科技强国。”结束采访后,褚君浩又朝红外科学与技术全国重点实验室走去。那里,年轻学子已候在仪器旁,“备好”样品和实验数据等着向他们的“褚老师”发问。看不见的红外光无声漫过大地、掠过深空,而年轻的追光者们,仍在前行。

责任编辑:巨云鹏
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