半导体,这是一个在国际上十分前沿的方向,但中国相对来说还比较薄弱。从南大毕业去美国读博,然后学成归来后报效祖国,这是当初杜灵杰的信念,"虽然听起来这话有点空,但我确实是这么想的。"看到中美芯片战争的生死搏杀,远在海外的杜灵杰迫切希望自己能为祖国做点事。于是,他回到母校南京大学,成为物理学院教授,扎根祖国做"中国芯"。
学生时代的杜灵杰是一个学霸,曾接连被保送,在南京大学完成了本科和硕士学业。毕业后,他在有着"南方哈佛"之称的美国莱斯大学获得了物理博士学位,之后便在哥伦比亚大学从事博士后研究。
杜灵杰在美国生活了9年。2019年,正当研究做得蒸蒸日上时,他毅然选择回国,回到母校南京大学。回国是杜灵杰的初心,尤其在看到中美芯片之争时,"这个时候怎么能留在美国呢?"杜灵杰说。
本科、硕士都在南大度过的杜灵杰,回国时第一选择就是母校,报效祖国、奉献母校在他看来是自然而然的。而南大及物理学院无论在团队建设上还是资金上,都给予了年轻教师极大的支持,所以杜灵杰的工作进展得很迅速。从2019年回国,不到5个月,他的团队已组建起来,实验室的基础设施建设也已接近尾声,人员训练都已完成,仪器全部到位后,各项工作就可以走上正轨了。
他是江苏镇江人,虽然从南大到家乡坐高铁只有20分钟车程,但是杜灵杰自2019年回国后回家的次数屈指可数,因为实验室建设的事情让他忙得脱不开身,精力都花费在这件事上。
杜灵杰的当前研究方向是以半导体电子器件为基础,通过电学和光学的综合测量手段在极低温下研究电子的新型凝聚态和新型拓扑态,以及其在量子计算中应用的研究。"在相关方面,比如半导体电子人工晶格,我们团队做的研究是国际上最前沿的,也是全世界在这个领域做得最好的之一。"杜灵杰自信地说。
杜灵杰获得的诸多创新成果屡屡获得了国际同行的认可。从2010年起,作为第一作者或通讯作者,他完成的很多高质量论文纷纷发表在物理学的国际著名期刊上。相关论文,有的被Science选为"EDITORS'CHOICE"(编辑选择)并专文报道,有的被美国强磁场国家实验室选为Science Highlights(科学亮点)并专文报道,有的被著名杂志专文评论报道,并被Phys.org、APS"Viewpoint"、EurekAlert等众多国际知名科学媒体报道。
杜灵杰的研究,曾实现了很多个国际首次。例如,实验上首次观察到量子自旋霍尔效应的精确量子化平台,首次观察到破缺时间反演对称量子自旋霍尔效应,首次观察到两维BCS激子凝聚态和拓扑激子绝缘态,首次实现了半导体人工石墨烯的量子模拟。这些发现,为基础物理及相关应用的发展带来的深远影响不可小觑。
他首次证实量子自旋霍尔效应的精确量子化平台现象的工作,被美籍华裔物理学家张首晟教授等知名学者在众多著名国际会议上广泛报道。在掺硅的铟砷镓碲半导体量子阱中,他测量到符合Landauer-Büttiker公式的量子化平台电导,为两维拓扑现象找到了证据。在基础物理领域取得创新成果的同时,杜灵杰并未忽视应用的相关研究。当前的拓扑系统主要依托于天然材料,他意识到半导体电子人工晶格可以提供一个将拓扑物理和应用结合的新思路。
杜灵杰经常鼓励学生做一些多学科融合的尝试,尽量拓宽自己的视野。他本身的研究经历非常丰富,在国内读书时,做的是理论研究,在美国读博士做的是实验的电学研究,博士后到纽约时又从事的是实验的光学研究。好多人问他:"电学做得好好的,怎么去做光学了?"他回答:"世界很大,想趁年轻尽量让自己的视野更开阔,当足够开阔后,以后的路会越走越宽。"
部分素材来源:科学中国人