周树云：创造万亿分之一秒的“奇迹”

导语

在2024年“科学探索奖”颁奖典礼上，第六届“科学探索奖“数学物理学领域获奖人、清华大学教授周树云站在讲台上，动情讲述了她心目中的物理之美。这段感人至深的演讲，道出了基础科学研究者长期探索的艰辛、坚韧和快乐。她说：“即使是万亿分之一秒的梦想照进现实，只要让我们率先窥探到自然的一个小秘密，满足一下我们的好奇心，那就很美好了！”

2024年“科学探索奖”获奖人周树云在典礼现场分享获奖感言

Xplorer Prize 2024

大家好！我是清华大学的周树云。首先，我要感谢新基石科学基金会和评委会的认可！感谢我的老师、同事及合作者的帮助！感谢研究组的小伙伴们陪我一起努力！感谢家人对我的支持！

周树云在典礼现场分享获奖感言

我想借这个机会，跟大家分享一个有关时间的故事：

万亿分之一秒的“奇迹”

时间和空间是最基本的物理量。从浩瀚无垠的宇宙到微不可见的原子，这跨越几十个量级的空间尺度，构成了我们丰富多彩的物理世界；而在时间维度，宇宙已经存在了138亿年，地球自转一圈是1天，钟表“滴答”一声是1秒。我们的宏观物理世界，就在这样的时间尺度运转。

再细分一下，1秒的1/60，是人眼的时间分辨率；0.1纳秒，是5G网络传输一个字节所需的时间；但今天，我要讲的是更短的时间尺度，十的负十三次方秒：万亿分之一秒。

在这个时间尺度，微观物理世界会发生什么呢？在固体材料中，原子的周期性排列，导致了电子的能量和动量之间具有特定的关系，称为能带结构，这是决定材料物理特性的“基因”。在材料内部，原子的振动、电子和电子的碰撞、电子绕原子核的运动，就发生在万亿分之一秒，甚至于更快的时间。这个时间尺度的物理，是人类所知甚少的科学前沿，蕴含着大量未解决甚至于未知的问题，这也是我们探究的领域。想象一下，利用万亿分之一秒时间分辨率的摄像机，拍摄电子在材料中跳舞的“电影”，那是多么神奇。如果能进一步利用飞秒激光，实现材料物理特性的调控，就有希望实现更高速度的器件。因此，“万亿分之一秒”时间尺度的物理，绝对值得我们去探索。

科学探索奖2024年颁奖典礼现场

2012年我到清华大学工作之后，致力于在固体材料中实现周期光场调控。我很高兴有一批年轻的、爱追梦的学生加入我们。实验室搭建的早期，在空荡荡的实验室里，我的学生问我，“你描述的周期光场调控很有意思，我们就想从事这样的研究。可是，为什么我做的却是拧螺丝这样琐碎的事情？”是的，实验物理研究不是空中楼阁，它需要我们脚踏实地，从搭建先进仪器平台开始。正所谓“工欲善其事，必先利其器”。这个过程中，难免需要我们撸起袖子，干点搬腔体、拧螺丝这样的粗活，更需要我们有调节每面光学镜子的细心和耐心。

在清华工作的第一个五年，我们搭建了测量材料能带结构的电子能谱仪，并在二维材料及异质结的能带调控研究方面取得了进展。第二个五年，我们投入了大量精力，研制出具备国际前沿技术指标的强场飞秒脉冲激光光源，并将它与我们的电子能谱仪结合，为开展周期光场调控研究奠定了基础。经过多次尝试和努力，我们终于在2022年底，第一次实现了飞秒脉冲激光对半导体材料能带结构的调控，调控的时间尺度是万亿分之一秒。曾经以为遥不可及、近乎科幻的奇迹，那一刻如此清晰地呈现在我们的面前。那万亿分之一秒的“奇迹”，如此美妙，它确实值得我十年的期盼和努力！在更快、更强、更小的尺度拓展人类知识的边界，是科学家的梦想；我希望在这个领域作出我们的贡献。

周树云在典礼现场分享获奖感言

在浩瀚的宇宙中，我们或许只是沧海一粟；在时间的长河里，我们只停留短暂的一瞬。但即使是万亿分之一秒的时间，梦想照进现实，借由那一束激光的光芒，我们得以有幸率先窥探到自然的一个小秘密，满足一下我们的好奇心，那就很美好了！“无用之用，方为大用”，点滴科学进步汇聚成人类知识的海洋，或许将在某一天带来新的应用！

让我们一起期待，下一个万亿分之一秒的“奇迹”。

谢谢大家！

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