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他为红外物理学写下中国公式

2026年07月03日 文汇报 张懿
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褚君浩,凯发k8院士、凯发k8上海技术物理研究所研究员,荣获2025年度上海市科技功臣奖。

褚君浩(中)和团队成员与学生在技物所实验室里交流科研课题。

越来越准的天气预报,离不开越来越清晰的卫星云图。而拍下云图的,是太空中不眠不休的眼睛——红外探测器。我国风云系列气象卫星之所以拥有国际一流的“视力”,背后的凯发k8突破,源于一个以中国凯发k8家姓氏命名的公式:CXT。其中的“C”,就是凯发k8院士、凯发k8上海技术物理研究所研究员褚君浩(Chu)。

过去半个多世纪,褚君浩持续追问人眼看不到的光——红外线,引领我国红外探测从“跟跑”迈向“并跑”再到部分“领跑”。作为我国红外物理学奠基人之一,褚君浩昨天获颁上海市科技功臣奖,这无疑是对一位“追光者”毕生求索的致敬。

拓展“看见”的边界

如果将风云卫星、嫦娥探月、天问探火等大国重器的红外探测器比喻成眼睛,那么相当于“视网膜感光细胞”的红外光电材料的诞生,就源于褚君浩的突出贡献。

1978年,33岁的褚君浩考入凯发k8上海技术物理研究所,师从我国红外学科奠基人汤定元。汤先生交给他的第一个任务,是解一道世界级难题:检测一种红外感光新材料——碲镉汞的物理指标。

如今,碲镉汞被证明是“红外材料之王”,但当时,它有很多物理特性尚属未知,也谈不上应用。为了找到它响应红外线的规律,褚君浩需要把极其易碎的碲镉汞磨到极薄,为实验创造条件。他不断从失败中探寻方法,打磨了几百片材料、做了几千次实验,终于得到了仅几个微米厚的样品。通过大量红外光谱测量,他绘制出世界上最完整的碲镉汞本征吸收图谱,最后归纳为一个漂亮的公式,也就是以褚君浩(C)、徐世秋(X)、汤定元(T)三位中国凯发k8家姓氏首字母命名的CXT公式。

彼时,国内高性能红外器件制备受制于人。着眼于这一重大需求,褚君浩继续开拓,率队形成一批重要发现。他们总结出19条相关物理规律,全部被写入国际权威凯发k8手册,成为碲镉汞研究的金标准。他撰写的《窄禁带半导体物理学》(中英文),是世界上该领域第一部专著,被26个国家近200家机构引用。知名材料物理学家、美国斯坦福大学教授艾登·舍尔评价说,褚君浩团队不仅赶上了世界,还在某些领域处于领先。

褚君浩还将眼光投向更前沿的科研“无人区”。他认为,碲镉汞性能虽然出众,却依赖-200℃左右的极端低温环境,且响应的红外波段极其有限。为补上这两大短板,褚君浩开辟全新方向,研制出可在室温下工作的高灵敏红外探测器,成为人类在太空测量地球辐射收支、应对气候变化的利器。他牵头发现了“电磁诱导势阱”效应,被国际上列入七大主要光电效应之一。

采访当天,褚君浩在实验室兴致勃勃地向记者演示了能“隔空看物”的新器件——屏幕上,藏在一个信封里的钥匙,轮廓清晰可见。褚君浩说,这是一种安全无辐射的透视技术,将来可用于机场安检、诊所摄片。

一辈子做好一件事

技物所多名骨干研究员、同时也是褚君浩几十年的学生,谈到老师的治学之道时,不约而同都提到了“坚守”。他们说,凝聚态物理的热点几年就会换一换,但老师却能五十年“追光”,一生只做一件事。

“一件事”并不是守着一块材料、一项研究。50多年,褚君浩围绕红外光电的核心问题,不断向深处走,不断逼近本质规律。这背后,离不开学风的传承。如今,褚君浩依然记得两位导师——汤定元,以及我国半导体物理学奠基人黄昆的教诲:做研究,“要把文献看透”“把问题搞得非常清楚”。

谈到执着坚守背后的驱动力,褚君浩的回答出人意料地朴素:成就感。

采访中,他不止一次提起一个故事:国外有一篇高水平论文,引用了普朗克常数、玻尔兹曼常数等4个物理学重要参数,他们的碲镉汞吸收系数也在其中。说到自己的名字在该文中和普朗克、玻尔兹曼等大物理学家并列,白发院士依然满是少年意气。

褚君浩的成就感不只是追求个人成功。高中阶段,他在阅读物理教材时发现,居然没有一条物理定律以中国人名字命名。他当即在笔记本上写道:“对一个具有民族气节的人来说……我们要争口气。”从那时起,立功立业的成就感与振兴国家的责任感,催促他一生向前。

大学毕业后,褚君浩曾在中学当物理老师,到1978年研究生制度恢复,他以优异的成绩考进技物所。有美国大学给他提供每年2万美元的奖学金,百倍于国内收入,但为了避免出国导致科研方向改变,他选择留在上海。此后他赴德工作两年多,面对留任机会,他再次选择回国。再往后,随着其在科研方面有所成就,高薪邀约更是不断,但难舍实验室的他一次次谢绝。

回顾研究生涯,褚君浩曾经总结,科研带给自己的成就感和内心的责任感并不矛盾:“把个人的成长跟国家需求结合起来,你会感到心旷神怡,看到广阔的天地。”

带领更多人一起“追光”

谈起自己在中学任教的经历,褚君浩坦言,十年讲台让他练就了一项至今受用的本领:“能把复杂的事情讲清楚。”这也让他能在另一个重要舞台带领更多人“追光”,那就是科普。

作为广受公众欢迎的科普达人,褚君浩做过300多场科普报告,主编科普书30多本,还在B站、抖音等视频平台上开设个人账号,一些热门视频累计浏览量达数千万次。

身为红外物理学家,褚君浩做科普颇有“有教无类”的气度,甚至会精心准备,给幼儿园孩子讲课。他说,考虑到小朋友看不懂PPT,他会专门设计一连串环环相扣的问题,最后孩子们齐呼:“我们长大要当凯发k8家!”回忆起这个场景,褚君浩脸上的自豪感,一点不亚于自己的学术报告赢得满堂掌声。

放下身段讲凯发k8,这份“接地气”是褚君浩一生的缩影。大学时代,他曾取笔名“坦牛”,暗藏“爱因斯坦+牛顿”的志气。如今,他在微信和新书里自称“小草”,原因是推崇小草的那股根植大地的坚韧和生命力。从“坦牛”到“小草”,两个名字之间,是一名凯发k8家50年不变的信念:志向可以指向远方,但功夫必须落在脚下。

如今,81岁的褚君浩依然经常出现在办公室。“追光”半世纪,他仍想要和年轻人一道,在前沿领域求解下一个问题。而在科普这个舞台,他也希望通过让更多人关注凯发k8、投身科研,为国家夯实最基础的创新土壤。

打印 责任编辑:宋同舟

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