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刘富才,电子科技大学光电科学与工程学院教授,国家级青年人才,2020年四川省学术与技术带头人 ,2022 Journal of Materials Chemistry C新锐科学家等,以第一/通讯作者(含共同)在Science,Science Advances, Nature Communications等期刊发表高水平论文。
在扎根成电的六年光阴里,刘富才不仅实现了自己建立高水平实验室的梦想,更在科研与育人的道路上留下了一串坚实的脚印。
光电科学与工程学院 刘富才教授
学术之路:磨砺以须,砥砺前行
心怀热爱,追光而行。自高中毕业后,刘富才便怀揣着对物理的无限热爱,踏入了南开大学物理学院的殿堂,开启了他的材料物理学习之旅。
在这里,他夯实基础、拓展认知,培养了浓厚的科研兴趣,并逐渐找到了自己的研究方向——非线性光学材料中的氧化物体系。本科至博士的九年时光,他以好奇心为引擎,不断探索未知,成为了一名善于发现问题、解决问题的思考者。
2012年,刘富才博士毕业,迎来了人生的一个重要转折点。彼时,日本东北大学课题组正致力于将光学与新型晶体管技术结合,开发发光的晶体管,急需光学人才。他敏锐地抓住了这一机遇,同年8月便远赴日本东北大学,展开了为期近两年的博士后研究。
由于本科到博士阶段研究的主要是非线性光学,之前从来没有接触过晶体管、电子器件方面的知识和相关技术,当时作为新进博后的刘富才倍感压力。没有坦途通向未来,但刘富才摸索着蹒跚前行,默默耕耘、蓄积力量,一步一个脚印,顶着压力一点点从零开始去学习,努力走好每一小步。在这里,他犹如一位铸剑师,不断磨砺自己的科研之剑,探索新型的晶体管技术。这段经历令他不仅学到了全新的知识,更在科研方法和思维方式上得到了极大的提升。
2014年4月,刘富才顺利结束了日本东北大学的研究课题,加入了新加坡南洋理工大学刘政教授新建的课题组。在这里,他开启了二维材料的研究,为今后的科研事业奠定了坚实的基础。回望这十六年的学术探索,刘富才深感持续努力的重要性:“我始终相信,付出总会有收获。只要朝着目标不断前行,早晚都能采摘到想要的果实。”
践行理想:创建实验室,深耕梦想田
“2012年在日本开展博士后研究时,第一次看到国外实验室的条件时我是非常震惊的。”刘富才在讲到自己感受到的国内外科研环境差异时说到。
那时,想在国内建立一个属于自己的这样的实验室的愿望就悄然在他心里生根。“要是国内也能有这样的一个支持力度,以后也能在国内有这样的一个实验室去做研究多好啊!”
随着国家综合国力提升、政策的大力支持,科研投入不断增多,国内的科研环境也越来越有自己的特色和优越性。2019年4月,得益于学校人才引进政策,刘富才从新加坡南洋理工大学入职电子科技大学。
“学校和学院在实验室搭建中为我提供了极大的支持,让我能够顺利建立自己的实验室、成立自己的团队;偏基础研究产出成果需要较长的时间周期,学校宽松的环境让我能够有足够的时间去思考未来的研究方向,以及如何将科技的前沿与国家的需求结合起来,摸索出自己的研究方向和特色。”在学院、学校的大力支持下,在短短几个月内,刘富才搭建起属于自己的高水平实验室。
刘富才团队在全球顶级学术期刊Science《科学》上发表最新研究成果
此后,他带领团队聚焦新型低维铁电材料与类脑智能器件研究,经过6年时间的奋发,2024年6月7日,在全球顶级学术期刊Science《科学》上以First Release形式在线发表了题为“Developing fatigue-resistant ferroelectrics using interlayer sliding switching”最新研究成果,该篇文章也是光电科学与工程学院首篇science。
近年来,大数据、人工智能等新兴技术的飞速发展,使得人们对算力的需求激增,传统芯片采用冯诺依曼架构,速度和能效有待进一步的提升,不能满足当前人们的算力需求。
“新质生产力是以人工智能为代表的,而人工智能需要继续推进算力是一个巨大的挑战。我们的研究瞄准这一点,为解决铁电材料疲劳问题提供了理想解决方案,也为铁电材料在非易失性存储器、存算一体器件及类脑计算芯片等新颖器件中的应用提供了具有竞争潜力的选择。”谈及自己的研究初衷,刘富才说。
构筑存算一体架构的类脑智能芯片被认为是当前应对传统芯片速度和能效问题的有效解决途径。铁电材料具有可通过外场进行调控的自发极化,被认为是实现类脑智能器件和存算一体架构的理想材料体系。
传统铁电和新型滑移铁电的疲劳特性对比示意图
然而,铁电材料在经历反复极化切换后,极化只能实现部分翻转,导致铁电材料失效,即铁电疲劳。虽然这一问题早在1953年就已被研究者发现报道,但长久以来铁电材料的疲劳问题一直未得到有效的解决。
为了解决这一问题,刘富才团队在探索中发现了一种新型滑移铁电体,该材料展现出前所未有的耐疲劳特性,为铁电材料在类脑芯片应用中的长期稳定性带来了曙光,为类脑智能芯片的实际应用奠定了坚实基础。
“无论在什么样的时代,科研需要进步,其实都得益于集体的交流和互动,很有可能一个问题的解决,就是在科研过程的合作中,通过集思广益、互为启发、灵感互触中得来的。”
匠心育才:构建协同团队,让学生显身手
多次细致地帮助学生修改和完善论文,耐心引导学生挖掘更具创新性和实用性的研究思路和切入点;即便实验室成员的研究课题各具特色、差异显著,也能对每位学生的研究内容有深入的理解并提供个性化指导;敏锐捕捉学生情绪上的变化,给予积极的心理引导和支持,助力大家继续在科研道路上坚定前行……
在团队建立的六年时间里,刘富才与研究生同学们相互学习、相互理解、相互信任,营造起积极向上、朝着共同目标奋力拼搏的良好团队氛围。
团队合影(从左至右分别为潘二 卞仁吉 刘富才 李泽芬)
“在实验室,只要你想和老师沟通,无论是课题还是生活,刘老师都非常愿意和你细聊,并提供帮助。无论是科研效率上,还是科研方法上,我们都能从老师那获得正面积极的反馈。”
刘富才认为,“做任何一个选择的时候,需要你能够对自己有一个很好的认识,对你想从事的方向有一个很好的认识。就像我们做科研课题一样,你可以把科研方向的选择作为一个问题,把它理解透了,相信你自己,自然而然你就能得到你内心的答案了。”
在帮助同学们选择科研方向时,刘富才会根据每位同学的个人爱好和特长,帮助同学们寻找最适合自己的科研方向。神经形态器件研究方向博士四年级研究生陈建钢说:“刚入学的时候,刘老师就引导我寻找感兴趣的科研方向,得益于老师的科研眼光和帮助,从硕士到博士,我避免了换方向的折腾,也能把精力投入到现有的课题中去。”
不仅如此,刘老师还注重培养学生独立思考问题、解决问题的能力。在同学们刚进入课题组时,刘富才就对同学们说道:“我们的课题组不需要一个执行者,我们需要思考者、操盘者,如果大家有什么想法,可以大胆地去尝试。”
刘富才认真听取每个同学对于正在推进的项目课题的想法,在问题讨论清楚、大家的理解在一个水平上之后,让同学们做操盘者,将课题完全交给同学,遇到问题再开展师生研讨,“希望同学们能够讨论出有意义的方向,全力以赴去做,充分调动自己的潜能。”刘富才说。
刘富才与本科同学在交流中
对于本科生,刘富才通过结合科研课题,创办新生课外训练项目、大创项目,让光电学院、英才学院等不同学院的同学们参与进来,在这个过程中助力学子学以致用。同时,他也会给本科生讲授专业写作与口头表达和工程导论等通识性课程,也计划于下学期开展一门新生挑战性课程,通过这样的项目式课程,让大家走进科研,寻找到自己喜欢的研究方向。
刘富才深知科研道路的艰辛与漫长,对正在求学和科研道路上探索的年轻人,他希望大家时刻保持初心、恒心和童心,鼓励大家在不忘初心、坚持不懈、保持好奇与探索中,不断追求科学的真谛,在未来揭开更多光学领域的神秘面纱。
编辑:罗莎 / 审核:王晓刚 / 发布:陈伟