物理学家祝世宁

1、祝世宁简介：祝世宁，男，功能材料学家，南京大学教授。1949年12月生于江苏省南京市，籍贯江苏镇江。1981年毕业于淮阴师范学院，1988年在南京大学获硕士学位，1996年在南京大学获博士学位。2007年当选为中国科学院院士，现任南京大学物理系主任。长期从事微结构功能材料研究。在铁电畴工程方面，发现了铌酸锂型铁电体电畴反转动力学规律，发展了图案极化技术，研制出不同功能的介电体超晶格材料。在微结构晶体功能研究方面，发展了非共线准相位匹配技术，并应用于光的非线性弹性散射、增强拉曼散射、非线性切仑科夫辐射和纠缠光研究等。在全固态激光器研究方面，将超晶格材料与全固态激光技术结合，研制了光学超晶格多波长

2、激光器和可调谐激光器等。成长历程：1968年，祝世宁从南京市十中（今金陵中学）高中毕业，收起了从小就爱做的科学梦，响应号召，到盱眙县明祖陵管镇公社花园大队做了知青。当时交通不便，现在两三个小时的车程，祝世宁从南京经淮阴、泗洪、双沟再到管镇，走了整整六天。“那个时候，真的做好了扎根农村干革命的思想准备。”在祝世宁下乡的行李里，他特意装上伯伯送的两本大学生物课本和自己买的农业生产用书，想学点生物学知识为当地农村做点事。跟当地的农民一样，祝世宁上河堤、扒河工、插秧、收庄稼，后来因为生产队需要，还当过生产队会计，做过知青点的团支部书记。两年的插队生活，让祝世宁知道了真正的农村是什么样的，知道了农民是在

3、什么样的条件下生活的，与农民同吃、同住、同劳动的生活锻炼了他的体魄，磨练了他的意志。除了每天正常上工外，他在生产队的支持下种过试验田，尝试培育玉米、水稻新品种。“从农村到工厂再回到学校，我赶上的都是第一班车，真是很幸运。”回忆过往的岁月，祝世宁的话语中透着平和。1970年，一个突然的招工机会让祝世宁到沭阳马厂柴油机厂当了一名普通工人。在那里，他做过翻砂工，抬过铁水包，也干过机械维修，换了很多工作，边干边学，爱琢磨的祝世宁还将中学物理知识及自学的机械制图、电工学等各种知识运用到工业生产中，常搞点小发明、小革新，成为厂子里人人都知道的“小才子”。1976年，组织上将祝世宁调到了清江拖拉厂，解决了他

4、与爱人两地分居的问题。“当时，生产靠计划，产品按计划，人也有计划，正好有一个在清拖的工人想回沭阳老家工作，就交换了。”于是他又在清拖厂做了两年热处理工，就在这两年里，中国的历史翻开了崭新的一页。机会总是青睐有准备的人，不管这个准备是有心还是无意，对这一点，祝世宁有着深切的感受。1977年，一次出差途中，祝世宁从报纸上看到了国家恢复高考的消息。虽然准备时间很短，还得上班，但是，这没有难倒他。由于在农村、工厂的时候就自学过许多书本知识，“那时候，学一点东西就给它用上”，正是学以致用的一点一点积累，帮助祝世宁在很短的复习迎考时间里，成为恢复高考后首批通过考试的大学生。祝世宁回忆说，当年报考的是南京工

5、学院，感觉考得不错的他却被录取在当时才恢复办学的淮阴师专。这个谜底直到前两年才得以“揭晓”。提到这段经历，祝世宁笑笑说，当时是求“知”若渴，只要有机会上学就感到无比幸运，“现在看来，如果没有当初在淮阴师专物理系学习的那段难忘经历和刻苦学习打下的基础，就没有我今后的发展，应该心存感激啊。”当时的淮阴师专办学条件用“简陋”来形容一点儿也不为过，这些人人羡慕的天之骄子住的是几十个人一间的大草棚。“我一开始也住在大草棚里，后来就回家住了，对于这个脱产带薪的机会，真是非常珍惜，住在家里，可以不受干扰地学习。”毕业后，因为当时师专师资缺乏，成绩优异的祝世宁被留校任教。从这个时候起，祝世宁儿时的科学梦又重新

6、萌芽了。自小，祝世宁最喜欢看的就是各种科普杂志。当时，一本名为科学家谈21世纪的书中，科学家们对21世纪生活的生动描述和那些充满奇幻色彩的插图，让祝世宁对科学产生了无限向往。中学时期，大人们都在空地上乘凉时，祝世宁便架起自制望远镜仰望星空，看月亮的环形山、土星的光环、木星的卫星。他还和一些同学一起成立了无线电课余活动小组，从最简单的2管晶体管收音机装起，做了拆，拆了做，一直做到8管晶体管收音机。1984年，祝世宁因消化道大出血在医院动了手术，在医院恢复期间，他又动起了读研究生的念头。1985年，祝世宁如愿考取了南京大学物理系研究生，这使他1990年最终有机会进入著名晶体物理学家闵乃本院士领导的

7、研究组，投入到研制新型介电体超晶格材料的“攻坚战”中。在闵院士的带领下，祝世宁和同事们常夜以继日地泡在实验室里如痴如醉地潜心研究，有些实验一做就是几天。他们边摸索边调整，边研究边改进，经过十多年的努力，终于研制出世界上第一台光学超晶格全固态红、绿、蓝三基色激光器样机，同时获得中国与美国的国家发明专利。由于对“介电体超晶格的设计、制备、性能与应用”项目做出了系统性贡献，祝世宁作为第三完成人荣获2006年国家自然科学一等奖。这项原始创新性成果构建了介电体超晶格中电磁波、弹性波、极化激元波传播与激发的理论体系，发展了介电体超晶格材料的设计方法和制备技术，发现了一批新的物理效应，并研制成相关器件原型。

8、从提出基本概念、建立基本理论、证实基本效应到最终研制成功全新的原型器件，拓展了人们对微结构材料的认识，展示了介电体超晶格在光电子领域诱人的应用前景，他们的创新成果也得到国际同行的高度评价。2007年底，58岁的祝世宁成为南京大学最年轻的中科院院士。站在科学巅峰的祝世宁时常感恩那段在淮安当农民、当工人和求学的经历，正是这些不同的生活体验，成就了他甘于寂寞、淡泊名利、甘坐冷板凳的科学精神，演绎出最富色彩的物理创作人生。从事研究：凝聚态物理和非线性光学：光学超晶格 (QPM)及其非线性光学效应；微结构电磁波材料，光子晶体、非线性光子晶体；光子纠缠和量子信息；铁电物理和材料。职务：1999-2005年

9、任南京大学固体微结构物理国家重点实验室副主任、凝聚态学科主任；2005年任南京大学物理学系主任；2009-2011年任南京大学物理学院院长；2007年当选为中国科学院院士；2012年当选为美国光学学会会士(Fellow)。兼任科技部973顾问组成员、纳米重大研究计划专家组成员、教育部科技委委员、材料学部主任、江苏省科协副主席、江苏省物理学会理事长等职。成就：祝世宁教授先后参加或主持过国家八五、九五攀登计划项目，国家重点基础研究发展规划项目(973)，国家重大研究计划量子调控，国家自然科学基金重点项目和国家高技术“863”项目等。拥有国际、国家发明专利20余项，在包括Science、Nature

10、、Physical Review Letters等国际学术刊物上发表论文270余篇，论文总引用超过3000次，单篇最高引用330余次。与合作者一起完成的研究成果3次获中国基础研究年度十大新闻，2次被评为中国高校年度科技十大进展；作为主要完成人之一的“介电体超晶格的设计、制备、性能与应用”项目获2006年度国家自然科学一等奖(排名第三)。曾获科技部国家“863计划”15周年先进个人(重要贡献)、1998年度香港“求是”杰出青年学者、第五届南京市十大科技之星、江苏省高校科技先进个人、南京大学杰出贡献奖、江苏省先进工作者等荣誉称号。在铁电畴工程方面，发现了铌酸锂型铁电体电畴反转动力学规律，发展了图案

11、极化技术，研制出不同功能的介电体超晶格材料。在微结构晶体功能研究方面，发展了非共线准相位匹配技术，并应用于光的非线性弹性散射、增强拉曼散射、非线性切仑科夫辐射和纠缠光研究等。在全固态激光器研究方面， 将超晶格材料与全固态激光技术结合，研制了光学超晶格多波长激光器和可调谐激光器等。精神：祝世宁院士长期从事微结构功能材料研究， 他始终坚持自力更生、自主创新的理念，在相关领域有诸多创新。对于创新，祝院士有着自己独到的见解，他认为，创新可以包括以下两方面的内容：一是提出问题、分析问题、解决问题的创新， 他一直秉承“功夫在师外”的教学理念，鼓励学生自主学习，培养自己敏锐的观察力、积极的思考力、扎实的基本

12、功，学“举一反三”；二是掌握基础知识，以不变应万变的创新，他认为自己所从事的一切研究都是建立在基础物理研究之上，掌握了这门解决自然规律的最基本科学，就能够解决任何复杂问题。在科研这条崎岖的山路上，祝世宁院士不仅是一位辛勤的耕耘者，亦是一位敬业的引路人，默默而努力。他不但教会学生研究的方法，还传授给他们研究的精神。他常引用马克思的那句名言告诫学生“在科学征途上没有平坦大道可走，只有沿着崎岖山路攀登、不畏劳苦的人才有希望达到光辉的顶点”。 在他们遇到困难时他那充满哲理的勉励“成功是我们所追求的，但我们更要学会面对科研中的失败。谁能说一个失败的结果中不包含新的物理呢？”祝世宁院士在南京大学以及曾经和

13、他一起工作过的同事中， 享有很高的威望。多年来，他考虑到南京大学住房非常紧张，住在校外的他一直没开口向学校申请过福利住房，即使评上院士后，他仍然居住在原先的住房，每天骑着自行车上下班。站在科学巅峰的祝世宁时常感恩那段在淮安当农民、当工人和求学的经历，正是这些不同的生活体验，成就了他甘于寂寞、淡泊名利、谦虚谨慎、默默奉献的科学精神。不论身处何种环境中，祝世宁院士都始终牢记自己的责任，把个人的发展与国家、社会、民族的需要紧密联系在一起。祝世宁院士博学多才、淡泊名利、为人朴实谦和，特别是他勇攀高峰的拼搏精神、孜孜不倦的师德风范、无私奉献的大局意识、求真务实的工作态度向我们展现了一位科学大家崇高的人格

14、魅力，令无数年轻学子所折服， 也必将在他们身上继承并将之发扬光大！研究价值：介电体超晶格就是在绝缘的介电材料中引入在几何结构上与晶格相似的人工有序微结构。通过多年研究,利用晶体生长过程中对生长条纹的控制或者基于光刻与室温极化制备技术成功地制备出不同结构的介电体超晶格晶体。在理论方面,他们发展了非线性光学中的多重准位相匹配和声波与电磁波相互作用的人工极化激元带隙理论。还发现了这种材料中孕含着极其丰富的声、光、电学效应,如压电、铁电、电光、非线性光学等。由于介电超晶格的微结构尺度大致与光波、声波的波长可以比拟,因此,这些材料可以实现许多均匀介质中没有的物理过程。这些发现深化了人们对结构与物性之间内

15、在联系的理解,也为这种新材料在光电子、声电子方面的应用提供了基础。非线性光学材料的一个有趣的性质就是频率转换,一种颜色的激光可以通过非线性光学效应转换成其他颜色,从而可以给各种科学研究和技术应用提供新光源。闵乃本等人的研究表明,在具有超晶格结构的非线性光学材料中,可以选区控制激发出的新光波位相,实现选择性的干涉相长或相消。这样,不同区域激发的新波长就可以在设计的方向和波段增强输出。甚至可以让产生的新波长进一步转换,或者同时产生多个新波长。于是,基于闵乃本、朱永元等人提出的多重准位相匹配理论,传统的频率转换就增加了许多新的内容,也产生了许多新的现象,带来了许多新的可能技术应用。“隐身斗篷”并不仅

16、仅是幻想披上件隐形斗篷，瞬间遁形，一直是科幻作品中最让人心生羡慕的情节之一。前天，由省科协主办的第二届江苏省青年科学家年会微波、毫米波与光波技术会议在南京理工大学召开。而专家科研成果中的“左手材料”最为引人关注，因为有可能造成隐身效果的神秘材料或许就藏在其中。南京大学物理系的功能材料学专家祝世宁院士称，哈利·波特的斗篷并不仅仅是电影虚构的情节，从科学理论上来讲，它完全可以实现，这些年，包括南京科学家在内的世界科学家在“隐身材料”的研究方面已取得了长足的进步。祝世宁院士说，人之所以能看到物体，是因为光射到物体上后，被物体阻挡并反射到人的眼睛。因此，要使一个物体达到隐身的效果，有两种方法

17、，一种是吸收光源，另一种方法，是让光“绕道走”，那么光线就不会产生反射。而科学家们更倾向使用第二种方法来制造隐身材料。专家说，完美的隐身衣应该是既不反射也不吸收电磁波，而是让电磁波转弯，绕着物体走，这样物体就隐身了。这就像小溪里的流水，经过一块石头时，溪流会绕过石头后再合拢，继续向前，就像没有遇到过石头一样。据了解，目前专家们设计出具有独特环形结构、具有“颠覆”意义的、人工合成的“左手材料”，能够改变光线的折射率。左手材料通过合理的设计，光的折射率可以人为控制，这也使得隐形的愿望可期，当然要找到完美的“左手材料”设计思路，是件相当困难的事情。 院士说，制造隐身衣的一个问题是，目前的隐身技术只能

18、实现在某一个频率上隐形。至今还没有人发现能让物体对我们的眼睛能看到的范围很广的光波长上隐形，而且在可见光下隐形也是一大挑战。我们都知道光又分赤橙红绿青蓝紫，目前的隐身材料尚不能在全部的光段下实现真正的隐形。而要制成真正意义上的“隐衣斗篷”，最重要的是让隐身材料能够真正适应“赤橙黄绿青蓝紫”。前不久，祝世宁的同学、华裔科学家张翔教授在世界范围内引起了关注，因为他所在的科研小组开发出一种新型材料，可在纳米尺度上让可见光和近红外光弯曲。祝世宁院士表示，随着科技的进步，“隐形衣”在不久的将来一定会问世，首先用于军事上，不过也不排除在将来和我们今天穿的衣服一样普及的可能。当然，到那个时候肯定会有相关法律

19、出台，否则，“隐形衣”想穿就穿，这个世界还不乱成一锅粥！祝世宁院士表示，隐形材料还有比“隐身衣”重要得多、影响深远得多的用途。这就是运用隐形材料做成“完美透镜”负折射透镜。专家称“左手材料”和物理学中电磁波传播遵循的“右手定律”背道而驰，举个例子来说，在自然界，光线折射遵循折射定律，总是沿正折射角方向折射，但是面对这种材料，光线将会沿负折射角方向折射，到了另外一边，形成“负折射”。专家指出，假如说“隐身衣”是想让别人看不到你，那么负折射透镜就是让你看到别人看不到的东西。负折射透镜有望给生物学等科研领域带来重大变化，这对于研究病毒入侵细胞的机制、新药筛选等都会产生重大影响。学科介绍：凝聚态物理一级学科：0805 材料科学与工程