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科技日报/2005年/11月/30日/第008版
发现・求索
“水晶宫”里十年磨一“晶”
实习生：田天
■编者按
千万年来，自然界中形成了许多美丽的晶体，金刚石、红宝石、祖母绿等等。正是由于这种天然晶体出产稀少、价格昂贵，所以一直以来拥有她们都是富贵的象征。十九世纪末，人们才开始尝试探索各种方法来生长晶体，这种由人工方法生长出来的晶体被称为人工晶体。这些人工晶体五彩纷呈，有的甚至比天然晶体还美丽。然而，晶体不仅美丽，而它们奇异的性能更为我们展现了一个水晶宫般的童话世界，晶体材料国家重点实验室就恰似一座瑰丽的“水晶宫”。
记者：普通人或多或少都听说过“晶体”这个名词，却并不知道“晶体”在现代社会发展中的重要作用，您能不能先给我们解释一下？
陶绪堂：是的，晶体可以说存在于我们日常生活的方方面面，许多天然矿石、冬日的雪花、手机里的一些元器件，甚至食盐、冰糖等食品都是晶体。当物质以晶体状态存在时，它常能表现出其它物质状态所没有的优异的物理性能，因而是人类研究固态物质的结构和性能的重要基础。
由于能够实现光、电、磁、热、声和力的相互作用和转换，晶体是电子器件、半导体器件、固体激光器件及各种光学仪器等工业的重要材料，被广泛地应用于通信、光学、物理、化学、医学、安检、建筑、军事技术等领域。可以说，从20世纪50年代发展起来的半导体晶体、60年代基于红宝石晶体研制出世界上第一台激光器以来，晶体的确为人类展现出一个童话般的世界。
记者：光电子技术的发展和应用已经成为衡量一个国家高科技发展水平的重要标志之一。而光电子技术的核心———光电晶体材料起着至关重要的作用。作为国家重点实验室，你们在这一领域的进展情况如何？
陶绪堂：晶体材料国家重点实验室是1984年我国首批建设的国家重点实验室之一，1987年11月通过国家验收后正式对外开放运行，属应用基础研究类国家重点实验室。目前晶体材料国家重点实验室已发展成为我国一个由材料学、凝聚态物理两个国家级重点学科和材料科学与工程、物理学、化学三个一级学科博士点支撑的高层次人才培养基地和高科技成果辐射基地。
晶体材料国家重点实验室晶体生长方法齐全，结构、性能表征与器件制作设备先进；科研工作已由以前
单纯地跟踪、模仿逐步发展到今天在材料设计、制备及相关技术等方面颇具创新能力，整体研究实力处于国际先进水平，同时逐步形成优秀的研究体；研究领域由体块晶体向低维化方向拓展，研究层次由宏观向介观、微观扩展，能够更好地适应材料科学当前发展的特征和趋势。
国家重点实验室建立以来，先后有LAP、KTP、双掺杂TGS、KNSBN、KTN、NdPP、NYAB、LT、DKDP、KDP、MHBA、BN、LGS等晶体材料的创新性研究工作受到了国际同行的广泛关注，获得了包括国家发明奖一等奖1项、国家发明奖三等奖3项、国家发明奖四等奖2项、国家科技进步奖二等奖1项、国家科技进步奖三等奖1项等许多项奖励。多种晶体实现了产业化或在国家重大工程中得到了重要应用。
记者：以人工晶体为核心部件的固体激光器是近年光电子技术发展的一个重大方向。一个典型的事例是，国际科学界正在展开的对“可控核聚变”的挑战，很大程度上依赖于大功率激光器。你们是否有能力参与这样的挑战？
陶绪堂：自从国际社会签署禁核试验条约以来，美、俄等大国一直投巨资注重于发展惯性约
束核聚变（ICF）工程，制作受控核聚变装置，从而获得巨大而且“清洁”的能源。这是一项体现综合国力的重要工作。在我国，这一工程被称为“新时期的两弹一星”。在这一工程中，大尺寸优质KDP晶体是其中大功率激光器的关键部件：倍频器件和电光开关目前唯一可用的关键材料。西方国家为阻碍我国这一
重要工程的进程，撕毁已签约的合同，实施禁运，在这种情况下，大尺寸优质KDP晶体成为该工程“瓶颈”最细的部分。我们实验室成功生长出优质磷酸二氢钾（KDP）晶体并应用于我国“神光”Ⅱ号装置上，为“神光”II工程建设立下了汗马功劳。借用胡仁宇院士的一句话：“中国人是有能力生长高质量大尺寸KDP晶体的。山东大学实现的这一突破，使我们有了在国际上和他们平等讨论问题的可能。”
记者：重点实验室是围绕国家战略目标，为增强科技储备和原始创新能力，开展基础研究和应用基础研究的基地。我们注意到晶体材料实验室的理念是“需求牵引、单晶为本、敬业团结、育晶育人”，其中第一句“需求牵引”很有特，能否谈谈具体内容？
陶绪堂：通俗的说就是搞材料研究的关键是要派上用场。晶体材料国家重点实验室的发展历程，也是以国家的需求而设定并调整研究目标的。我们的方针就是“为国防建设服务，为经济建设服务”。
一方面，在晶体材料的应用领域上，瞄准国家经济和国防建设的重大需求，面向重大基础研究、战略高技术和围绕重大战略计划、重大战略产品工程，立足当今世界科学技术发展的前沿。另一方面，实验室在长期的工作中特别注重基础研究成果的应用背景，努力将科技成果推向应用，我们发展的助熔剂生长KTP晶体，上世纪八十年代就出口到日本、美国，实现了我国高技术产品出口零的突破；以我们开发的技术为基础组建的华光光电子公司，其产品已占国内激光二极管市场的半壁江山。我们的目标就是发展以功能晶体为核心的功能材料科学技术，实现跨越式的发展。当然，我们也非常重视基础科学研究，鼓
励自主创新。有机－无机复合非线性光学材料，亚稳相晶体生长技术、助熔剂法工业化生长KTP晶体、低温溶剂法合成立方氮化硼等就是典型的例子。
记者：我国在光电子材料和器件的许多领域的研究具有较高的水平，但由于缺乏从材料、器件的实验室研究到应用开发和产业化的链条，使得我国的光电子行业的整体水平与国际同行存在较大的差距。您对此有何见解？
陶绪堂：晶体材料的发展不仅要进一步深化基础研究，更重要的是要将晶体材料的产业化提到一个新的高度。在2001年第一届海峡两岸晶体材料及其产业化研讨会上，台湾地区专家特别指出台湾具有科技密集的电子和光电产业为该地区晶体生长及相关研究工作奠定了良好的基础，并给予晶体材料的发展极大的驱动力。
国内目前的问题是研发力量分散，水平参差不齐。缺乏从材料、器件的实验室研究到应用开发和产业化的完整研发、产业化链条，使得我国的光电子行业的整体水平与国际同行存在较大的差距。无法高效率地将学术上的优势，通过工程化研究开发而实现产业化，进而变成地域性和产业性的经济优势。在功能晶体材料的某些领域，例如无机非线性光学晶体材料方面，我国处于世界领先水平，但在许多其它晶体材料及需要高精尖设备和高度自动化的器件加工、镀膜领域，则落后于世界先进水平。
我们希望通过国家、地方和单位等多方的努力和协调，集聚并发挥我国有关单位的研发、成果及人才优
势，通过成果的转化和转移，培育产业集。
记者：我们看到您这里人才济济，实验室是怎样保障人才可以发挥自己的优势又团结在一个集体之中呢？
陶绪堂：我们常强调的就是要有为国家做点贡献的精神，强调团结合作，因为一些涉及国家重点工程的项目，不是一两个人能够完成的。国家973项目，863项目等较大课题，也需要团队协作才能做好。蒋民华院士常讲“十年磨一晶”，这是很精辟的论述。因为一个晶体材料从被发现到生长、加工、应用，需要经过多方面的检验和许多人长期的共同努力才能实现。因此，必须要有一个特别能攻关协作的团队，在这一团队中，学术带头人的胸怀、学术水平、组织协调能力
等非常重要。以蒋民华院士为代表的学术带头人在这些方面做得非常出，为晶体材料国家重点实验室的进一步发展打下了良好的基础。
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