Light人物：专访西湖大学副校长仇旻教授

中国光学学会

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《Light》特邀记者 | 王卉、秦宇

编者按

他是美国光学学会会士（OSA Fellow）、国际光学工程学会会士（SPIE Fellow）、国际电气和电子工程师协会会士（IEEE Fellow）、中国光学学会会士（COS Fellow）。他是国家杰出青年科学基金获得者、浙江省突出贡献中青年专家。Light期刊编委，34岁成为当时瑞典皇家工学院最年轻的正教授。

《Light》人物是《Light: Science & Applications》发起的系列高端人物访谈。本期，很荣幸能够邀请到西湖大学光学工程讲席教授、副校长仇旻接受采访。仇教授分享了他在科研及事业上的成长经历, 讲述了为何会加入西湖大学及对西湖大学前景的展望。他就热辐射调控技术及自主研发微纳加工仪器表达了他的观点和看法，并对年轻学者的工作给出了他个人的建议。今天就让我们一起走近仇旻教授，了解他和Light背后的故事。

仇旻教授，1995年和1999年分获浙江大学理学学士和凝聚态物理博士学位，2001年获瑞典皇家工学院电磁理论工学博士学位。历任瑞典皇家工学院助理教授（2001年）、副教授（2005年）、光子学正教授（2009年）、浙江大学光电科学与工程学院教授（2010年），现任西湖大学光学工程讲席教授（2018年）、副校长、Light: Science & Applications (Springer Nature) 专题编辑（Topical Editor）、Science Bulletin (Science China Press) 工程类副主编（Associate Editor）、PhotoniX（Springer Nature）主编。曾获瑞典战略研究基金会资助的“未来科研带头人”基金、瑞典国家科学研究基金会高级研究员专门基金、欧洲光学学会EOS奖等。2017和2020年作为项目负责人分别牵头“纳米科技”国家重点研发计划项目和国家重大科研仪器研制项目（自由申请类）。目前主要研究方向：一、面向下一代芯片的核心微纳加工与封装技术；二、面向智能应用场景的光电器件关键理论与技术。

走近西湖大学副校长仇旻

视频编辑：于存，视频长度：26′07″

深度专访

《Light》记者：您曾经是浙江大学最年轻的博士之一, 并在瑞典皇家工学院获得双博士学位，30岁时获得“瑞典战略研究基金会”资助的“未来科研带头人”基金, 是当时18位获奖者中唯一的华人和最年轻的一位。34岁成为当时瑞典皇家工学院最年轻的正教授。您在国内外两段不同的求学和工作经历对您的科研事业有怎样不同的促进作用呢，您能跟年轻学者们分享一下么？

仇旻：我的求学经历或者说科研工作经历主要分成两个阶段，一个是在浙江大学求学这一段，之后是去了瑞典12年，当然最后又从瑞典回到了浙大。在浙大这段经历对我而言非常重要，8年求学时光培养了我最基本的科学素养，包括一些基本的科研方法，严谨的科学态度，还有对学术道德的理解等等。这要归功于我的导师，浙江大学物理系的曹培林教授，他带我迈出了走向科研的第一步，教会了我很多东西。比如如何写一篇好的文章，如何使写出来的文章让大家都能够看得明白。那时候我做的是计算物理方面的研究，在他的指导下，我在相对较短的时间里，连续发表了一些文章，最后提前毕业，并在他的推荐之下去了瑞典。1999年初刚过完年，我加入了瑞典皇家工学院，在那里一直工作到2010年，而后回到母校浙江大学。

如果说，在浙大我完成了最基本的科学素养的培养，那么在瑞典我在科学研究方面有了一个全面的成长，让我真正成为一名独立的学者。

在瑞典我得到了瑞典战略研究基金会资助的“未来科研带头人”基金项目，这对我的科研生涯而言很重要，在我的成长过程中起到决定性作用。它在长达6年的时间里给了我充足的科研经费支持，我可以每年带1-2位的博士生，可以自主选择研究课题，培养博士后等等。这个战略研究基金会也非常有战略眼光，除了给我们资金支持以外，它还培养“人”，包括未来的科研带头人应该具备什么样的素质、如何做出真正的创新、应该怎么做好一个学术领导人、怎么指导博士生、怎么指导博士后、怎么带领科研团队，甚至还有如何处理工作和生活的平衡、如何应对媒体、如何做好产业转换、如何去处理生活中科研中工作中的一些困难、了解和理解相关的科研政策、不同文化不同国家不同氛围的区别等等。因为科研从研究本身来说是无国界的，我们的学生来自五湖四海，全世界各个国家，所以针对这些基金会对我进行了一系列的培训，每年会举办至少两次以上的workshop（相当于短期的培训班），邀请瑞典国内知名的学者给我们讲课。这些使得我在比较短的时间里成长为一名独立的学者，能够带领自己的团队，这对一个科研工作者来说非常重要。

这里我特别想和大家说的是，我觉得做好规划很重要。我会在人生的任何时刻都有一个长期的规划和一个短期的计划，短期的计划就是1~3年里面我应该实现什么样的科研目标、生活目标、工作目标，长期的规划是指5~10年的时间里，我希望怎么样规划我的人生。虽然未来一定会有不确定性，但一个好的规划至少可以让我们不会偏离自己的目标太远。

《Light》记者：您在2010年选择回到母校浙江大学任教并担任现代光学仪器国家重点实验室主任，几年后您接受施一公校长邀请出任西湖大学副校长，您在事业上面临选择时是如何进行抉择的？

仇旻：刚才您问的第一个问题是回国，回国对我来说不存在抉择，实际上我从出国的第一天开始，就想好了要回国，无非就是什么时间节点回国。1999年我去瑞典的时候才24周岁，那时候我想，一个人科研的巅峰时期，应该是35岁到45岁这个阶段，我希望在这个阶段能够回国为中国的科研事业做一点事，所以对我来说这个不存在抉择，无非就是找到一个合适的时机，2009年我晋升成正教授，那个阶段国内的引才计划也走向了一个巅峰，再加上我和我的母校浙大光电学院也有长期的合作，所以我就按照自己的规划回国了。

至于加入西湖大学，并不是说是短短的几年之后，是2018年，8年也是一个很长的时间了。在浙江大学我的同事以及学校对我的支持非常大，这样我可以有较平稳的事业走向，我永远感谢母校给我的帮助。但是西湖大学给我的机会在于我可以做一点不一样的事情，我希望通过参与西湖大学的创办，对中国大学的体制机制建设以及科研评价体系等等做出一点贡献。因此，加入西湖大学也是和我下一个阶段的规划紧密相关的。

2020年11月仇旻教授在西湖大学的讲座现场

2019年12月仇旻教授在西湖大学报告厅的讲座现场

《Light》记者：您曾经说过：“参与一所大学的创办，并切实投身其中，从无到有一步步建设，是我一直以来的渴求。我为梦想和情怀而来，我愿和各位一起为西湖大学的伟大而努力。”那么在这个开创的过程中，您最引以为傲的贡献是什么，您又如何看待和西湖大学的未来呢？

仇旻：对我来说加入西湖大学是从事一项事业，而不是工作。我可以成为中国教育，尤其中国高等教育改革的一个参与者，这是很让人激动的一件事。当初去瑞典是在20多年前，中国的科研水平和西方发达国家比起来还有很大差距，我们希望能够去学一些东西。我作为他们的教授，实际上也参与到了西方教育体系里。回国之后再来看中国的教育，从某种意义上说稍微贪心一点，我希望在公立大学之外有一股创新的力量，也许是一种全新的体制机制的创新。因为在国外的大学，无论是美国还是西欧，他一定是公立大学和私立大学并举，国外的顶尖大学里面也都同时有私立大学和公立大学，比如说公立大学里面知名的UC伯克利、UCLA，私立大学里面知名的哈佛、斯坦福、耶鲁。

国内的大学应该说在过去这20多年里面已经逐渐走向世界一流，但是他们的体制机制以及模式相对来说比较单一。我希望能够在西湖大学去做一些新的事情，走出一条新的道路，不是为了去颠覆现有的中国高等教育的模式，而是去探索一个新的模式。我们希望这种模式能够使得这样的大学成为世界一流。

此外，从科研的角度来说，我崇尚百花齐放。在西湖大学，我在过去几年里面做的很重要的一项工作，是为加入西湖大学的青年学者创造一个充分施展自己能力的天地。在硬件环境上我们希望能够有高质量的科研仪器设施平台，帮助他们做自己想做的事情，至少短期之内不太需要考虑科研经费的问题。同时在软件环境上，让他们能感觉到和国外的一流大学差别不大，在生活能够比较舒适，在科研上能较快适应。

《Light》记者：我拜读过您两篇关于相变材料GST的文章《基于相变材料 GST 控制零静态功率热发射器的发射率》^[1]和《基于相变材料GST的热伪装》^[2]，您和您的团队对相变材料GST的研究与应用已经非常深入，在您最新的研究中，已经成功使用相变材料GST实现有效的热辐射率调控，那么在这项研究中，您遇到过最大的困难是什么呢，您对相变材料热伪装技术的未来有怎样的预期呢？

仇旻：我们是用GST这一类的相变材料结合光学谐振来实现热辐射的调控，GST存在非晶态和晶态，也存在中间态，我们需要调整温度和相变的时间来得到非常准确的中间态。那么根据不同的中间态，这个材料的辐射率会有很大改变，我们可以让它从非常低的辐射率到非常高的辐射率，进行一个连续的变化，进而使其实现在不同温度背景下和周围环境的辐射率完全一样，通过这种方式实现伪装效果。这其中，我们碰到的难点实际上是控制GST从晶态到非晶态。从非晶态到晶态只需要在160度左右的温度，但是它的逆变化需要到640度以上的高温，这个我们目前还没有找到大规模应用方法。

总体来说我们希望得到一种智能的红外辐射器件，它可以随着环境的变化随时调整热辐射，也就是说它和周围的辐射背景永远是没有差别的。这样一种智能调控，是我们目前正在努力的方向。我们的规划是希望能够使得材料在一定范围里，随着温度自动改变，从而用于智能的热辐射调控。此外，我们希望真正能做到大面积，目前我们能够做到厘米级的级别，实际应用需要米级这样的一个大面积。那么对于这样一种大面积材料的制备，还有很多技术问题需要解决。

《Light》记者：前不久，您在Light上发表了文章《通过有效的热控实现高温红外伪装》^[3]。您的研究提出了一种将热绝缘体和波长选择性发射器与非大气窗口辐射冷却相结合的方案，用于高温红外伪装，该研究成果具有广泛的应用前景。您觉得现有的高温红外热伪装还有着哪些局限性呢，其未来发展的趋势如何呢？

仇旻：因为通常的低温也就是室温的红外热辐射调控相对来说比较容易，但是在高温情况下，温度都是在五六百度甚至更高的温度。那么这个温度的话，本身很多材料，特别是纳米材料就已经不存在了。要解决这个问题比较困难，现在的高温红外热辐射主要是通过绝热，解决的是内源性的热管理问题。对外部的热源，比如说空气加热、热摩擦产生的热，还有太阳照射或者是其他的热源照射具有局限性。我们的工作就是结合传统绝热和热辐射散热，一方面通过气凝胶绝热降低表面的温度，进而降低热辐射强度，另一方面利用波长选择性热辐射散热，进一步在非大气窗口散热降低表面温度。通过传统绝热和热辐射散热两者结合，最大程度降低红外辐射强度。

我认为高温红外伪装中的耐高温材料还有值得探索的地方。因为目前我们所能达到的耐高温还不够，如果想要达到比如说800度以上这样的温度，材料的选择、结构的设计，实际上局限性会更大。如何在这样高的温度下也能实现热伪装，我们需要进一步探讨。

《Light》记者：您的团队经过6年的埋头苦干，研发出一台全新的集制冷、注水、支撑、测温于一身的冰刻微纳加工仪器。但是令您感到遗憾的是，这套系统并非完全自主研发，而是基于德国仪器进行改装的。您说过，最尖端的科研设备还是掌握在别人手上：电子束曝光设备是德国的，光刻技术掌握在荷兰人手中，中国的微纳加工设备研制还有很长的路要走。但您对未来也充满信心，认为中国取得突破的领域将会有很多。您能结合自身的经历谈谈如何能又快又好地实现这一目标么？

仇旻：我们到现在为止花了不止6年的时间，有8年了。从2012年开始研发基于冰刻的电子束曝光系统，前6年没有发表任何文章，我们第一篇文章是2018年发表的，但是近一两年我们得到了自然科学基金委的仪器研发项目的支持，成果越来越多，确实就像刚才说的我们是在基于德国蔡司公司的电子束曝光系统做的，这些设备最好的还是掌握在德国、日本这些公司手里。前段时间，我带团队调研了国内相关的电子束曝光系统和扫描电镜的生产装置，应该说与国外相比还有一定的差距，但是在部分领域已经可以比拟了。所以我们现在也在尝试着要把我们的技术用到国产的设备上，跟他们一起来做。虽然目前没有能与国外竞争的一流的国产的电子束曝光设备，但是核心的设备比如说像电子枪、高精度的样品台、图形发生器等，其实很多科研院所已经有了自主的知识产权，有的已经做了20多年的研发了，只是由于种种原因，离产业化还有一定的距离。

这些其实也不是太大的问题，我一直说专业的人做专业的事情，如果我们国家能够在下一个10年里面，把这些技术集成到一起来，我觉得也很有可能突破。现在大家更多地意识到，除了买国外的设备，我们也得自己拥有这些设备。所以我一向建议要用两条腿走路，一条腿是借鉴人家最新最好的技术，另外一条腿就是争取研发自己的独特的技术，这也是我们做这方面研究的一个重要原因。而且这些技术无论如何都要产业化，要通过市场的检验，来推动整个行业的发展，这样才能够真正实现中国制造。

《Light》记者：您是在Light创刊初期就接受邀请担任编委的，能谈谈是什么原因让您愿意加入当时还未崭露头角的Light团队的么？对于Light的发展您有哪些期望呢？

仇旻：最近一段时间在国内学术界谈的比较多的一个话题是要把论文写在祖国的大地上，实际上2012年Light创刊的时候，我就加入到Light编辑团队。那时候，不仅是我，包括长春光机所，还包括国内的光学同仁们都认为中国应该有也迟早会有一本能够立足在世界顶尖的光学类的学术期刊，所以当时Light的创办团队有这样的一个定位，我觉得必须支持。我愿意和咱们Light团队一起为实现目标贡献自己的力量。现在看来这个选择是正确的，虽然从一开始，国内外的学者对Light有一定的看法，甚至是怀疑，但现在我相信这些都已经不存在了，Light已经成为在光学界世界上顶尖的期刊之一。希望今后能够有更好的国际影响力，能够有一些专栏来报道我们国内光学界的顶尖工作，让本土的前沿的工作被全世界更多人知道更多地了解，更关注中国光学领域的发展。

2012年仇旻教授与Light执行主编德国弗朗霍夫研究院Dr. Stefan Kaierle合影

2014年Light主编曹健林部长与仇旻教授的合影

2015年国际光年开幕典礼活动时，Light常务副主编白雨虹研究员、主题编委仇旻教授与中国驻联合国教科文组织代表团张秀琴大使合影

2018年仇旻教授在Light Conference举办时作分会报告

《Light》记者：在刚刚落下帷幕的由Light主办的一年一度顶尖光学青年科学家竞赛“Rising Stars of Light”中，您作为评委之一，通过网络全程参与，并提出了很多专业性的问题，您能评价一下这次活动么？

仇旻：我觉得这是一个非常好的活动，这次顶尖青年科学家的讲演，他们的申请材料，还有他们面对评委提出的尖锐问题的临场反应，我觉得都非常出色。我们在选这些青年学者的时候，无论是从预报名到最后参加答辩的这10位，都是一个非常困难的选择，而且这个活动也说明了Light的国际化，我们除了有国内的参与者，也有国外的参与者，而且最后得一等奖的还恰好是一位外籍的国外的女性科学家，这是一个非常好的结果。这项工作提升了Light在国际上的影响力，也让我们感受到中国的顶尖光学期刊在这个领域里的影响力。这些年轻人是在光学领域里全世界最顶尖的学者推荐过来的，他们的工作确实非常出色，我希望他们能有更多的工作在Light上面发表。

《Light》记者：我听说仇校长前不久参加了无锡的马拉松赛，方便公布一下您的成绩么？您除了繁重的科研工作之外，还要处理很多行政事务，您如何来平衡您的工作和生活呢？

仇旻：对，我参加了无锡的马拉松，但是我跑的是半马，我这次在无锡的半程马拉松成绩是1小时49分52秒。一个星期后我又参加了绍兴的马拉松，也是跑半程马拉松，成绩差不多。我目前最好的成绩是2019年的广州半程马拉松成绩是1小时43分左右，所以还有很多的提升空间。对参加马拉松我更看重的是运动给我带来的在一个多小时甚至更长时间的奔跑所需要的坚持。这种毅力，这种坚持，对我们的工作是起到非常重要的促进作用。还有一个很重要的原因是通过这样的奔跑，也能够保持我的身体健康。其实运动、科研还有一定的行政事务并不绝对矛盾，运动实际上是能够让我有更好的精力，更充沛的体力去做这些工作，尤其是长跑还能给我坚强的毅力、忍耐力、持续力，让我的工作做得更好。

2020年11月仇旻教授参加杭州马拉松比赛

参考文献

1. Kai-Kai Du., Yan-Biao Lyu., et al. Control over emissivity of zero-static-power thermal emitters based on phase-changing material GST. Light: Sci Appl 6, e16194 (2017).

https://doi.org/10.1038/lsa.2016.194

2. Yurui Qu., Qiang Li., et al. Thermal camouflage based on the phase-changing material GST. Light Sci Appl 7, 26 (2018).

https://doi.org/10.1038/s41377-018-0038-5

3. Huanzheng Zhu., Qiang Li., et al. High-temperature infrared camouflage with efficient thermal management. Light Sci Appl 9, 60 (2020).

https://doi.org/10.1038/s41377-020-0300-5

Light特邀记者介绍

王卉，现任中国科学院长春光学精密机械与物理研究所（长春光机所）国际合作处副处长，主要从事国际交流，国际传播，国际人才引进等工作；曾任长春光机所与自然出版集团合作期刊Light: Science & Applications创刊英文编辑，在《编辑学报》，《国际人才交流》等期刊发表文章多篇，并应SPIE邀请在SPIE Women in Optics发表文章。