做勇攀科学高峰的“追光者”——记北京理工大学光电学院教授谢尚然

杜月娇

谢尚然

20世纪70年代，亚瑟·阿斯金（Arthur Ashkin）提出的“光镊技术”曾一度轰动学界，“以光为器，抓取微粒”的场景再一次拉近了科幻电影与现实生活之间的距离。“利用光场产生的光学力进行捕获的过程是非接触、无损伤的，并且经过数年发展，迄今可实现的操控精度可达亚纳米至皮米量级。”在此领域奋楫笃行十余年的青年学者、北京理工大学光电学院教授谢尚然介绍道。

水木清华，钟灵毓秀，百年学府清华是谢尚然“梦开始的地方”。2003—2013这10年之间，他一直在此潜心研学，与彼时刚在我国起步的光学行业一同成长。当时，他的主研方向是光纤感知技术。光纤，指的是一种由玻璃或塑料制成的纤维。它不仅是传输信号的“血管”，更被视作监测信号的“神经”。攻读研究生学位期间，谢尚然在“分布式光纤传感器”的研发中取得了不错的成绩。在读博期间，他有幸前往加拿大渥太华大学鲍晓毅院士课题组访问，初次感受到了国际水平实验室的研究氛围。出于对光纤传感工程化研究背后物理原理的好奇与兴趣，他萌生了“走出国门”的想法。于是，博士毕业后，谢尚然便去到了世界顶尖的光科学平台之一——德国马克斯·普朗克光科学研究所开展博士后研究，并凭借自己的热情与努力，最终加入其列，出任资深研究员一职。

如果说，恩师清华大学廖延彪教授的言传身教使谢尚然深谙了“科研要从实际需求出发，且成果要落在祖国大地上”的学术精神；那么工作后，与世界顶级科学家菲利普·罗素（Philip Russell）的合作则让他见识到了汗水与天赋共同积淀出的“直觉”的力量——“那种对研究方向的敏感度与把控力是不可以被量化的，只能通过夜以继日的努力，铢积寸累，日将月就。”榜样的表率为谢尚然带来了源源不竭的进取力量，在进一步接触了光纤领域的前沿理论与光镊技术后，他萌生出将二者结合的想法。“我认为用光纤，特别是空芯光纤作为平台来革新光镊技术，或许可以实现尺寸更小、操控更稳、测量更精的‘三赢’局面。”谢尚然说。

少年何妨梦摘星，想法萌芽后，谢尚然便开始着手将其“照进现实”，相关研究从海外一直持续至回国。2021年，谢尚然加入北京理工大学光电学院，同时开始建立承载其梦想的微纳光子测控实验室。如今，团队已初具规模，并在谢尚然的带领下，持续发展真空光镊技术，结合激光反馈冷却手段，实现对悬浮粒子平动、转动及粒子阵列的经典与量子操控。此外，团队还聚焦于光学精密测量与微痕物质探测两大光学前沿领域。

光镊所涉及的光学力幅度一般在皮牛量级及以下，尤其适合于对极弱力学过程的高精度探测，近年来在弱力测量、加速度测量、扭矩测量、元电荷探测、微观质量测量等方面更是取得了突破性进展，测量精度有望接近甚至突破标准量子极限。因此，谢尚然团队特别关注基于空芯光纤、微纳光纤的集成化光镊测量技术。且为响应“双碳政策”的号召，他们还创新性地实现了单颗粒的操控与观测，去除基底引入的测量偏差，最大化地复现和模拟悬浮颗粒的生存环境，提供了对微米、亚微米尺度颗粒理化性质原位表征的理想平台，此举有望对微晶体、气溶胶理化参量动态演化过程的原位测量技术提供新的可能。

从看见微光，到拥抱光芒，最终影响更多人追光，谢尚然已走过岁月荏苒。未来，他强调会继续以个体的奋斗书写光学华章，同后继人才一起，用青春价值推动行业发展。