翁红明在讲解电子运输理论。
田春璐摄
人物简介:
翁红明,1977年出生,现为中国科学院物理研究所凝聚态理论与材料计算实验室研究员、博士生导师。主要致力于凝聚态物理计算方法和程序的开发以及新奇量子现象的计算研究,成果入选2015年度中国科学十大进展、英国物理学会《物理世界》2015年度十大突破、美国物理学会《物理评论》系列期刊创刊125周年纪念文集等。
在中科院物理研究所(以下简称“物理所”)的年轻人里,研究员翁红明是小有名气的一位。就在刚刚过去的2022年,他因在数学物理学领域的杰出贡献,获得第四届“科学探索奖”。
在国际计算凝聚态物理研究领域,翁红明成果颇丰。其中最为人称道的,是他和同事们合作首次在固体中观测到外尔费米子和三重简并费米子的准粒子。这是国际上物理学研究的重要科学突破,对拓扑电子学和量子计算机等颠覆性技术的诞生具有非常重要的意义。
自由思考、厚积薄发,真正对人类文明有所贡献
1928年,英国物理学家保罗·狄拉克提出了描述相对论电子态的狄拉克方程。1929年,德国科学家赫尔曼·外尔指出,当质量为零时,狄拉克方程描述的是一对重叠的具有相反手性的新粒子,即外尔费米子。这种神奇的粒子带有电荷,却不具有质量,因而具有确定的手性(指一个物体不能与其镜像相重合,如我们的双手,左手与右手互成镜像,但不能重合)。
但是80多年过去了,科学家们一直没有能够在实验中观测到外尔费米子。直到2015年1月初,中科院物理所方忠研究员带领的研究组与普林斯顿大学研究小组合作,从理论上预言了在以砷化钽为代表的一批材料中存在着外尔费米子。此后,这个理论预言经过实验得到了进一步验证。
在研究过程中,翁红明发挥了至关重要的作用。他从发表于1965年的一篇实验文献中受到启发,并通过第一性原理计算,初步认定砷化钽晶体等同结构家族材料可能是无需进行调控的、本征的外尔半金属。这类材料能够合成,没有磁性,没有中心对称,是实验制备、检测都非常便捷的绝佳材料。
翁红明说:“这一发现的难度在于,从众多材料中找到合适的对象犹如大海捞针,必须对外尔费米子和材料物理特性都有相当认识才行。”
在外尔费米子被发现的一年后,翁红明和同事们又进一步“预言”:在一类具有碳化钨晶体结构的材料中存在三重简并的电子态。
2017年6月,这个新预言被实验证实,三重简并费米子被首次观测到。这是物理所科研团队继拓扑绝缘体、量子反常霍尔效应、外尔费米子之后,在拓扑物态研究领域取得的又一次重要突破,引起国际物理学界广泛关注。
成绩源于多年的深耕积累。翁红明很享受在物理所工作的经历:“这无关荣誉,我找到了更感兴趣、更加深入的研究领域和方向。”
自由思考、厚积薄发,一直是翁红明喜欢的学术氛围。他所追求的不是多发表文章,而是能攀登科学高峰,真正对人类文明有所贡献。
科研仅靠一个人或一个小组的力量是不够的
作为理论物理学家,翁红明专攻量子材料的计算和设计。
物理学通常分成两大类,即理论物理和实验物理。理论物理通过理论推导和公式推算得出的结论被称为“预言”,“预言”必须通过实验验证才能成为国际公认的科学事实。
在翁红明看来,他接连获得的几次重大发现,都离不开与同事们的通力合作。这,也是他做科研一直特别重视的一点。
“理论预言、样品制备和实验观测,这三个环节缺一个都不行。”翁红明说,“在当今科学领域细分程度非常高的情况下,科研仅靠一个人或一个小组的力量是不够的。当有重要任务目标时,我们几个小组紧密合作,在理论、样品、实验等环节实现了环环相扣、无缝对接。”
在许多人的想象中,理论物理学家的工作,就是每天独自埋头在稿纸堆里计算推演,然后坐着冥思苦想、灵光乍现。
但翁红明认为,计算推演的确要做,思考分析也不可少,但和同行们的交流也非常重要。他每天上班的第一件事就是查看和了解国际上最新的科研进展,然后分析、思考、计算,再把自己的想法跟同事们交流。“很多时候,我的一些想法,或者说突然的一些灵感,其实都是在思考、交流和工作过程当中产生的。”
“发现三重简并费米子”这一成果,就源于翁红明和石友国、钱天两位同事一次喝咖啡时的思想碰撞。
物理所的咖啡厅在学术界享有盛誉,不但因为咖啡好喝,也因为常有科研人员汇聚在此畅聊科学、各抒己见,聊着聊着,灵感经常“火花四射”。
和大家一样,翁红明、石友国和钱天工作之余也喜欢在咖啡厅一聚。翁红明有什么新想法会第一时间告诉他俩;石友国和钱天在实验过程中有什么新发现或疑惑,也会第一时间反馈给翁红明。
“闲聊中就能交换信息,我们的交流是完全敞开的,毫无保留地让大家知道彼此做了什么。”翁红明说。
翁红明告诉记者,在科研道路上,自己非常珍视的成功秘诀有两个,一个是注意总结和积累,另一个就是跟别人多交流。
“目前我努力发展基于大数据和人工智能的凝聚态物质科学研究,其实也是基于这两点考虑,因为所有人的知识积累都体现在这些数据当中。”翁红明说。
做研究应该抓住一些更新奇、更本质的问题
1977年,翁红明出生在江苏泰兴一户普通人家。他的父母都是农民,家里还有一个姐姐。
初中开始,翁红明第一次接触到物理,从此便沉迷其中。“物理让我对周围的世界有了更深入的了解和认识。”翁红明说。
兴趣是最好的老师。对物理的热爱,指引着翁红明叩开了物理科学的大门。
1996年,翁红明参加高考。在填报志愿时,他毫不犹豫地将所有的志愿都填上了物理。最终,他如愿被南京大学物理系录取。
南京大学的物理系在凝聚态物理领域积淀很深。翁红明在这一领域进行相关知识的学习与研究,一学就是9年,直到博士毕业。毕业后,他去了日本的东北大学金属材料研究所做博士后研究,主要研究各种材料的导电性质。
到日本一年半后,翁红明萌生了转换研究方向的想法。
“我想要转到计算方法和程序的发展上,这是凝聚态物理领域中一个最基础也是最具有核心竞争力的方向。”翁红明说,“如果想要在这个领域有长远发展,就要在这个方向上有一定的积累。”在他看来,静下心来探索重要的基础科学问题,要比做一些“短平快”研究更有意义。
想归想,但真正下定决心,翁红明也经过了一番纠结。
他坦言:“当转到一个更基础的方向,也意味着你在未来的几年甚至是更长的时间里都需要耐得住坐冷板凳。所以必须做好思想准备,去做一些积累性的工作。”
2008年,翁红明的人生又有了一次重大转折。
那一年,物理研究所研究员、博士生导师方忠到日本访问交流,翁红明跟他进行了深入的交谈和讨论。
翁红明告诉记者:“他跟我介绍了当时做的一项很有意思的工作。虽然我那时并没有很深刻的理解,却受到很大的启发——做研究应该抓住一些更新奇、更本质的问题。”
在方忠的影响下,2010年,翁红明决定回到国内,入职物理研究所,成为方忠团队的一名成员。
翁红明说:“每个人在一生当中可能会跟很多人交往交谈,但在人生重要转折时刻能够给你启发的却不多。能有这样的机遇去跟方忠老师交流并受到启发,我觉得这是非常宝贵和幸运的。”
在新的一年里,翁红明说自己有很多研究工作要做,尤其是如何在拓扑电子学器件研究方面取得突破,促使拓扑电子态理论变成可落地应用的技术。而这,需要跟器件和应用等方向的研究人员进行交流和讨论。
翁红明相信,拓扑时代的黎明时分正在临近。(记者 吴月辉)
2022年车市大考:勉强及格******
经历4月与11月两个低谷期,2022年车市考卷勉强及格。1月10日,乘用车市场信息联席会(以下简称“乘联会”)发布数据显示,2022年乘用车市场累计零售量为2054.3万辆,同比增长1.9%,仅比乘联会此前给出的预测增长率高出0.1%。全年车市销量微增与燃油车承压不无关系,在购置税减半政策助力下,2022年燃油车零售量也未能迈过1500万辆关口,而新能源汽车再次成为稳定大盘增长曲线的关键。业内人士认为,汽车行业向电动化、智能化转型背景下,新能源汽车市占率持续增长,2022年可能成为未来车市销量结构调整的分水岭。
燃油车失守1500万辆关口
2022年,燃油车基盘松动。
数据显示,2022年乘用车累计零售量为2054.3万辆,同比增长1.9%,同比净增38.6万辆。应该说,2022年车市站上2000万辆及格线并不容易,由于外部因素影响,2022年3-5月乘用车零售量同比下滑高达103.1万辆。
为刺激汽车市场消费,财政部、税务总局发布《关于减征部分乘用车车辆购置税的公告》政策,对购置日期在2022年6月1日-12月31日期间内且单车价格(不含增值税)不超过30万元的2.0升及以下排量乘用车,减半征收车辆购置税。乘联会相关人士表示,购置税优惠政策启动后的6-12月,乘用车零售量同比增长145.2万辆。同时,购置税减半政策最后一个月,车市也迎来最后冲刺期。2022年12月,乘用车市场零售量达216.9万辆,同比增长3%,环比增长31.4%,这也是继2008年以来最强的12月环比增速。
不过,在购置税减半政策强力助推下,2022年车市仍以微增收官,是燃油车市场的整体承压。数据显示,2019年常规燃油车市场零售量为1968万辆、2020年为1818万辆、2021年为1716万辆,2022年仅为1487万辆,同比下降13%。其中,去年12月全国常规燃油乘用车(不含新能源车)零售量为153万辆,同比下降6%,低于上年6-9月同比增长6%的正增长态势。乘联会秘书长崔东树表示,“消费需求支撑力不足有待释放,政策仍需向燃油车中的节能车施以更大力度倾斜,在经济效应和环保要求两者之间寻求平衡”。
不过,燃油车下行的同时,新能源车出手托住车市增长线。数据显示,2022年新能源乘用车批发量为649.8万辆,同比增长96.3%;新能源乘用车国内零售量为567.4万辆,同比增长90%。值得一提的是,2022年新能源汽车市占率达27.6%,同比提升12.6个百分点。崔东树表示,在购置税减半政策下,新能源汽车不仅没有受到影响,反而持续走强。
自主品牌借电上位
新能源汽车销量持续攀升,也让自主品牌脱颖而出。
数据显示,2022年12月新能源汽车国内零售渗透率为29.5%,同比提升7个百分点。其中,12月自主品牌中的新能源汽车渗透率达51%;豪华车中的新能源车渗透率为22.8%;主流合资品牌中的新能源车渗透率则仅为4.9%。从月度国内零售份额看,12月主流自主品牌新能源车零售份额高达70.6%,同比增加11.4个百分点。
不仅市场份额提升,自主品牌新能源汽车出口量也持续增长。数据显示,2022年12月新能源乘用车出口量为7.4万辆。销量排行前三位分别为上汽乘用车、特斯拉中国和比亚迪汽车,单月出口量均破万辆。乘联会相关人士表示:“自主品牌在新能源汽车市场和出口市场获得明显增量,头部传统车企转型升级表现优异,比亚迪汽车、吉利汽车、长安汽车、奇瑞汽车等传统车企品牌份额提升明显。”
随着新能源汽车市场份额的提升,2022年车企销量座次排名也发生变化。根据乘联会公布的广义乘用车批发销量显示,2022年排行前三位的分别为比亚迪、一汽-大众和吉利汽车,2021年排行榜前两位则为一汽-大众和上汽通用。值得注意的是,2022年3月比亚迪已反超上汽大众,登上国内乘用车零售量排行榜第三位,这也是前三位中唯一一家新能源车企。而在2022年,比亚迪也正式宣布“断油”转型新能源车企。
据了解,在比亚迪的销量结构中,除纯电动车型外,混动、插电式混动等新能源车型也成为其摘得全年销冠的重要贡献者,而消费者对混动车型接受程度的提升,在乘联会的统计数据中也得到验证。数据显示,2022年12月纯电动乘用车批发销量为56.3万辆,同比增长33.6%;插电式混动乘用车批发销量为18.7万辆,同比增长127.1%,普通混合动力乘用车批发销量为6.48万辆,环比增长7%。
此外,在自主品牌新能源汽车销量提升下,高端市场格局也在改变。崔东树表示:“中国车市的高端豪华车主要为德系品牌。但在电动化浪潮下,近期高端豪华汽车市场中的新能源车型也表现较强,其中主力就是自主品牌,包括红旗、蔚来等。”
2月将迎车市开门红
尽管2022年车市销量同比增长仅为1.9%,但对于2023年的车市表现,乘联会方面依旧给出乐观判断。
乘联会方面预计,2023年新能源乘用车销量将提升至850万辆,总体狭义乘用车销量为2350万辆,2023年新能源渗透率将达36%。
对于新能源汽车市占率进一步提升,崔东树表示:“纯电动乘用车的产品覆盖从A00级到最高端,而燃油车由于受汽油机的技术约束,A0级和A00级的市场不断萎缩,A00级甚至基本为纯电动车型,这样导致燃油车的市场覆盖度低于纯电动车,因此纯电动车将有更广大的市场空间。”
此外,对于2023年1月是否能迎来车市“开门红”,乘联会方面认为,可能要等到2月车市才能进入增长期,而对于1月则给出“极度低迷”的判断。乘联会方面表示,虽然1月有18个工作日,但节前生产和销售时间仅有正常的60%。加上2022年12月的乘用车购置税减半政策退出和新能源车补贴退出前已经透支了1月的部分需求,因此对1月车市预期不高。
“每年1月的‘开门红’是地方政府和车企的共同努力方向,但由于经销商的库存依旧较高,春节前的补库力度不会特别大,因此1月的批发零售总体偏低。而2月车市应该能明显回暖,节后车市会有一波入门级消费者的购车潮。”崔东树表示,随着“新十条”的贯彻落实,城乡居民快速恢复常态化生活。春节后的生产生活应该会提早规划,这对春节前后的2月车市是很好的促进,2月才是真正的“开门红”。
(文图:赵筱尘 巫邓炎)