夜已深，中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所（以下簡(jiǎn)稱蘇州納米所）高級(jí)工程師翟豪走出納米加工平臺(tái)的超凈實(shí)驗(yàn)室。但工作尚未結(jié)束，他還要去樓上的光學(xué)平臺(tái)測(cè)試一下當(dāng)晚在潔凈間剛做好的芯片。
翟豪，是默默耕耘在微納“智”造創(chuàng)新前沿的科學(xué)家和工程師中的一員。他們一邊洞察細(xì)微，一邊仰望星空。因?yàn)轱@微鏡下結(jié)構(gòu)觀測(cè)得越細(xì)致，未來(lái)“芯”空的藍(lán)圖便描繪得越清晰。
年少立志，勤練內(nèi)功不停步
翟豪的叔外公年輕時(shí)在中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所工作。當(dāng)?shù)院肋€是小學(xué)生時(shí)，叔外公就經(jīng)常帶他參觀自己的工作單位，并經(jīng)常對(duì)他說(shuō)：“任何人、任何事都可能會(huì)欺騙你，但物理規(guī)律不會(huì)，你只有比別人更透徹地理解它、掌握它、運(yùn)用它，才能不用看別國(guó)臉色，受他人制裁?！?/span>
叔外公還喜歡帶翟豪一起逛天文館。天上星星的光譜中蘊(yùn)含了大量信息，是物理規(guī)律最佳的檢驗(yàn)地。在諸多物理常數(shù)中，翟豪最喜歡1/137這個(gè)精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)，因?yàn)樗N(yùn)藏著這片宇宙星空的終極奧秘。
由于早早受到科學(xué)啟蒙，中學(xué)時(shí)的翟豪便自學(xué)了微積分、普通物理學(xué)等大學(xué)課程，并多次在全國(guó)物理競(jìng)賽及化學(xué)競(jìng)賽中獲獎(jiǎng)。2006年，翟豪考入中南大學(xué)化學(xué)升華班，后被推薦免試攻讀研究生，畢業(yè)后來(lái)到蘇州納米所納米加工平臺(tái)工作。在平臺(tái)負(fù)責(zé)人的部署和指導(dǎo)下，翟豪開(kāi)始接觸芯片級(jí)原子器件的原理、制造及測(cè)試。
然而，原本信心滿滿的翟豪卻在實(shí)驗(yàn)室中備受挫折。為了把工作做好，翟豪下班后就回家自學(xué)半導(dǎo)體物理、微電子技術(shù)、原子光學(xué)等基礎(chǔ)知識(shí)，但是其工藝能力提升仍異常緩慢。
紙上得來(lái)終覺(jué)淺，絕知此事要躬行。為了快速提升工藝能力，翟豪天天“泡”在實(shí)驗(yàn)室和工藝員打成一片。他不懂就問(wèn)，仿佛又回到了讀研的那段時(shí)光。在打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)的同時(shí)，翟豪的研究工作慢慢有了起色，在制備的原子氣室的原子精細(xì)結(jié)構(gòu)光譜中，他又看到了1/137。微觀的盡頭就是那片令他著迷的星空。
不漏掉一個(gè)細(xì)節(jié)，突破原子氣室芯片封鎖
芯片級(jí)原子器件通過(guò)激光器產(chǎn)生泵浦光和探測(cè)光，并對(duì)原子氣室中的堿金屬原子進(jìn)行量子態(tài)調(diào)控和探測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)高精度弱磁探測(cè)、時(shí)頻信號(hào)輸出等功能，被廣泛應(yīng)用于定位、導(dǎo)航、勘測(cè)、通信等技術(shù)領(lǐng)域，是關(guān)乎國(guó)家安全系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵元器件。
在芯片級(jí)原子器件關(guān)鍵制造技術(shù)領(lǐng)域，美國(guó)一直走在世界前列。由于技術(shù)封鎖，缺乏第一手設(shè)計(jì)資料，國(guó)內(nèi)的相關(guān)研究工作困難重重。
為攻克這一技術(shù)難關(guān)，2016年，在研究所支持下，翟豪依托納米加工平臺(tái)的光刻機(jī)、等離子體刻蝕機(jī)等半導(dǎo)體工藝設(shè)備，憑借自己對(duì)原子光學(xué)和物理化學(xué)等基礎(chǔ)理論較為深刻的認(rèn)知，展開(kāi)了針對(duì)原子器件核心部件——原子氣室芯片的艱苦技術(shù)攻關(guān)。
起初，由于原子器件制備的關(guān)鍵工藝與現(xiàn)行半導(dǎo)體工藝不兼容，沒(méi)有專用設(shè)備可用，加之試驗(yàn)材料——提純同位素的價(jià)格非常昂貴，每克高達(dá)10萬(wàn)元，大批量使用根本無(wú)法承受，導(dǎo)致研究工作的開(kāi)展困難重重。
試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)必須反復(fù)討論、慎之又慎，試驗(yàn)操作必須平心靜氣、穩(wěn)之又穩(wěn)，必須盡可能從每一次寶貴的試驗(yàn)中得到有用線索，從每一次失敗中分析出更多可能因素。為了最大程度節(jié)省昂貴的試驗(yàn)原料，翟豪苦練手腕手指的精細(xì)動(dòng)作，提高操作穩(wěn)定性，以至于同事們都調(diào)侃他的右手穩(wěn)得像分析天平。
憑著“不漏掉任何一個(gè)細(xì)節(jié)，不放過(guò)任何一個(gè)現(xiàn)象”的鉆研精神，經(jīng)過(guò)兩年的艱苦攻關(guān)，在超凈實(shí)驗(yàn)室熬過(guò)了無(wú)數(shù)個(gè)通宵、經(jīng)歷了無(wú)數(shù)次失敗之后，翟豪終于總結(jié)出一套可靠的工藝方案，解決了同位素原子操控難題，制造出首個(gè)單腔MEMS原子氣室。
該研究成果有力支撐了研究所多個(gè)原子器件項(xiàng)目的順利開(kāi)展，并在進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化后，實(shí)現(xiàn)了原子氣室的工程化制造。該技術(shù)不但獲得國(guó)家發(fā)明專利4項(xiàng)，而且實(shí)現(xiàn)了作價(jià)800余萬(wàn)元的技術(shù)成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用，有力推動(dòng)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
弘揚(yáng)工匠精神，一群人優(yōu)秀才是真正的優(yōu)秀
通過(guò)承擔(dān)多項(xiàng)國(guó)家級(jí)、省部級(jí)研究項(xiàng)目，以及自身長(zhǎng)期不懈的努力，翟豪最終磨礪出了精湛的微納加工技藝，成長(zhǎng)為支撐研究所重大科研攻關(guān)的“工匠”。
難能可貴的是，翟豪不僅是一名好“工匠”，更是一位辛勤育人的好“園丁”。他在努力完成國(guó)家科研任務(wù)的同時(shí)，還將多年積累掌握的微納加工技術(shù)傾囊相授，為國(guó)家培養(yǎng)、培訓(xùn)相關(guān)領(lǐng)域高技能人才。
多年來(lái)，他參與講授了電子束工藝、光刻工藝、電路基礎(chǔ)等蘇州工業(yè)園區(qū)納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)高技能人才精品課程，并連續(xù)4年參與蘇州工業(yè)園區(qū)高技能大賽命題、培訓(xùn)、裁判、閱卷工作。通過(guò)以點(diǎn)帶面，有力提高了園區(qū)多家單位人才的專業(yè)技術(shù)水平。
在精品課程授課時(shí)，除了講解硬核的專業(yè)技能知識(shí)，翟豪還十分注重科學(xué)家精神的傳承和弘揚(yáng)。他常用身邊科學(xué)家、工程師的故事鼓勵(lì)大家不負(fù)時(shí)代使命、心系國(guó)家發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)貢獻(xiàn)自己的力量。
“一個(gè)人優(yōu)秀不是真正的優(yōu)秀，一群人優(yōu)秀才是真正的優(yōu)秀。”這是翟豪一直秉持的理念。如今，已經(jīng)扎根蘇州納米所11年的他依然“匠”心不改，在微納“智”造前沿領(lǐng)域不斷耕耘，與廣大科研工作者一同奮戰(zhàn)在搶占科技制高點(diǎn)的新征程上。
翟豪在光學(xué)平臺(tái)調(diào)試測(cè)試鏡組
《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 (2024-03-20 第4版 綜合)