原标题:见“微”识交叉引领|重点实验室巡礼

来源：中国科学技术大学

作者|陈欢欢

实现单分子拉曼光谱成像

中国科学院“领先行动”计划第一阶段重大科技成果:多自由度高维度量隐形传态

首次在室温和大气环境下检测到单个蛋白质分子的磁共振波谱

“墨子”量子卫星传输(摄于乌鲁木齐南山地面站)

超冷原子光学晶格中大规模高保真量子纠缠对的同步制备

学科交叉被认为导致新的科学和重大突破。那么，一个科研平台汇聚了物理、化学、生物、材料、信息五个一流学科是一种怎样的体验？合肥国家微尺度材料科学研究中心(以下简称国家微尺度研究中心)主任罗毅可能是最有经验的。

罗毅喜欢在朋友圈分享来自微尺度国家研究中心的“好消息”:重量级进展，高水平文章，各种奖项。这两年好消息不断，几乎每个月都有好消息。2019年是具有里程碑意义的一年。国家微尺度研究中心发表了10篇关于科学、自然和细胞的论文，各领域都出现了不错的工作，呈现出全面爆发的态势。

在罗毅看来，文章数量本身并不重要，重要的是自信的爆发，这反映了国家微尺度研究中心多年来坚持跨学科的积累。他们用行动证明了这条路是对的。

学术特区优势明显

国家自然科学奖一等奖2项，国家自然科学奖二等奖11项，省部级科技奖励特别奖、一等奖25项；16次入选两院院士评选的“中国十大科技进步新闻”；在《科学》、《自然》及其子期刊发表论文310篇；2019年，高被引科学家21人；三项成果入选中国科学院“领先行动”一期工程18项重大科技成果和标志性进展…

这是国家微尺度研究中心自2003年以来提交的成绩单。在Se看来，这体现了这个团军的竞争优势。与此同时，国家微尺度研究中心承担了57项国家重大科研计划和重点研发项目，以及中科院各类战略试点项目和基金会一批国家重大科研仪器开发项目，突破了一系列重大科学问题和关键核心技术，实现了从基础研究、应用基础研究到应用研究的全链快速发展。

在基础研究方面，国家微尺度研究中心获得了多项“世界第一”:发射了世界上第一颗量子科学实验卫星“墨子”，在国家发改委的支持下，建成了一条长达千公里的京沪量子保密通信干线。在此基础上，首次实现了洲际量子通信；世界上首次实现了亚纳米分辨率的单分子光学拉曼成像，在室温和大气条件下获得了世界上第一个单蛋白分子的磁共振光谱；世界上首次发现了40K以上的铁基高温超导体…

在应用基础研究和应用研究方面，国家微尺度研究中心首次实现了人工珍珠质材料的仿生宏观制备；将视觉神经生物医学与上转换纳米材料相结合，实现动物裸眼红外图像的视觉能力；通过技术改造成立的科达国盾量子科技有限公司于今年6月在科技创新板上市。

之所以有这种生命力，是因为系统设计的匠心。微观规模的国家级研究中心采用教授“双聘”制，即中心与中国科学技术大学(以下简称中国科大)的学院之间实行研究人员“双聘”，双方在考核评价过程中相互认可，共享成果。

这一举解决了就业、评估、研究生招生等诸多症结，使微型国家研究中心成为具有独特优势的学术特区，吸引更多优秀人才加盟。

在充足的人力支持下，2017年合肥国家微尺度材料科学实验室更名时，国家微尺度研究中心研究部门由7个调整为11个，新增的几个研究部门是人才聚集的方向。

据统计，中国科大80%以上的国家级奖项和年度十大进步来自微观尺度的国家研究中心。中国科学技术大学副校长罗锡生强调，微型国家研究中心不仅是产出的高峰，也是培育跨学科科学氛围的“圣地”。

近年来，国内诞生了几个跨学科的科学实验室和研究机构，“微尺度”是唯一的，它以材料微观结构的共性为基础，不断拓宽传统材料学科的边界和前沿。

“定位越高，力量越大，距离越远。”对于国家微尺度研究中心的未来，罗毅希望产生代表人类最高智慧的原创性基础研究成果。

“占山”的前沿探索

2011年初，通过英国剑桥大学博士论文答辩的陆朝阳，在阔别三年后，兴冲冲地回到了国家微尺度研究中心。2008年留学时，卢朝阳只是为了在卡文迪许实验室学习量子点技术，才申请了剑桥大学的学校。

量子是指物质不可分割的基本单位。比如光能的最小单位就是光量子。量子科技是革命性的，是全世界各国积极占领的高地。也是国家研究中心成立之初积极支持的重点方向。对于这个期待回国的同学，国家微尺度研究中心提前开始了仪器的采购。

这使得卢朝阳能够迅速投入研究，并在2012年准备了世界上质量最好的单光子源。几年后，他制备了一种具有世界最佳综合性能的高效率、高质量的单光子源，为微尺度国家研究中心的量子通信和光量子计算研究提供了理想的单光子源。

2015年，中国科学院潘建伟院士领导的“多光子纠缠和干涉测量”项目获得国家自然科学奖一等奖。年仅45岁的潘建伟成为该奖项最年轻的第一完成人，其中一位完成人陆朝阳年仅33岁。

国家奖的肯定并没有给这支年轻的队伍带来安慰，反而带来了更强大的力量。在随后的几年里，他们获得了“世界第一”，名副其实。

比如国家微尺度研究中心多次刷新并保持光子纠缠的世界纪录；研制出世界上第一台针对特定问题具有超越早期经典计算机的计算能力的光学量子计算样机，四项关键指标大幅度创下新的世界纪录；在超导量子计算方向，率先实现12位纠缠和20多位高精度相干操控；在成功完成既定任务的基础上，长期服役的“墨子”量子卫星，在世界上首次实现了基于纠缠的无中继数千公里量子保密通信；8月，该团队在超冷原子光学晶格中实现了大规模高保真量子纠缠对的同时制备…

这一系列操作让马里兰大学的量子物理学家克里斯托弗·门罗惊呼:“每次看到他们的研究进展，我都会震惊。”

量子科学技术涉及物理、信息、材料、工程技术等多个领域。为了玩好这个游戏，国家微尺度研究中心光与冷原子物理研究部主任潘建伟前往奥地利和德国进行合作研究，挑选学生到国际著名的量子实验室学习。回国后，他们得到了多学科平台国家微尺度研究中心的全力支持。

十年的布局最终会走向颠覆性的方向。2017年，潘建伟被《自然》杂志列为“年度十大风云人物”。

据《自然》报道，在量子通信领域，中国在不到十年的时间里从一个不起眼的国家发展成为世界强国。

“前沿基础科学是应用技术的源泉，必须有人去‘占领大山’。这是微型国家研究中心的使命。”拉基说。

交叉整合促进创新

2013年，连续三年下落不明的国家自然科学奖一等奖，颁给了以中科院赵忠贤、陈先辉院士为代表的北京凝聚态物理国家研究中心和微尺度国家研究中心的研究团队，以表彰他们对40 K以上铁基高温超导体研究的贡献。

为了实现这一结果，陈先辉认为，国家研究中心从系统上促进交叉整合。他以自己对铁基高温超导体的研究为例。在凝聚态物理中，材料是推动物理发现的基础，材料的合成、设计和制备都涉及到化学，对于学物理的人来说就像是隔了一座山。在国家微尺度研究中心，物理学教授陈先辉几乎每年都会招一个有材料或化学背景的研究生。

“来了之后学物理，自然是交叉型人才。”陈先辉告诉《中国科学技术杂志》，这为培养跨学科人才做出了很好的探索，为国家研究中心的学科发展做出了巨大贡献。

由于原设计跨越了物理、化学、生物、材料、信息五个一流学科，国家微尺度研究中心研究生的自由度有了很大提高，不同专业的学生和导师可以双向选择，因此跨学科人才培养并不少见。

中科院院士、材料学家俞树鸿也从研究生招生中受益。他从国家研究中心招收了几名具有生物学和医学背景的研究生，从事仿生材料的研究，希望从基础研究的角度降低生物质材料化学改性的成本，并逐步应用。

俞书鸿表示，微观规模的国家研究中心通过设立研究部门，集中了各个领域的优秀研究团队，提供了稳定的资金支持，形成了坚实的合作基础。

关于如何提升穿越，罗毅的回答出乎意料的简单:自然形成。“克罗斯不是郎朗的对手。”他说。

在微观尺度的国家研究中心，历任主任善于营造有利于创新的学术氛围，通过物理聚集产生化学反应。有了氛围，合作自然会来。

周荣斌，分子医学研究室主任，80后教授。他告诉中国科学技术杂志，他从事免疫学研究，并与化学和材料领域的科学家进行交叉合作。\”回国后，几乎每一项研究成果都是合作产生的.\”。

比如2型糖尿病等代谢性疾病只能控制不能治愈，但是动物实验发现靶向免疫细胞的小分子药物对糖尿病有很好的预防作用。周荣斌等人另辟蹊径，与化学家合作筛选小分子药物，希望找到免疫治疗方法和治疗2型糖尿病的药物。

肿瘤治疗的相关研究需要纳米技术的配合，将药物靶向输送到特定的细胞和器官。

微型国家级研究中心每周都有各种学术报告和活动，不同的研究群体相互访问是正常的。一年一度的学术交流大会是一场学术盛宴。“我可以谈很多火花。”周荣斌说。

以人为本和有效

国家研究中心的金字招牌吸引了高素质的学生和人才，也促进了微观规模的国家研究中心形成了所有政策都向年轻人倾斜的文化。

在人才梯队培养上，国家微尺度研究中心依托中国科学大部分学科基础教育的优势，鼓励本科生开展“本科研究项目”，从本科阶段进入实验室。

经教育部批准，建立“青少年班创新实验区——跨学科人才培养模式”，为国家微型研究中心培养跨学科人才提供了生活水源。比如中科院院士杜江峰的团队，一半来自少年班，一半来自少年班。

为了激励青年学生，国家微尺度研究中心每年拨款1000万元设立研究生专项奖学金。自2018年以来，设立了特别博士后资助基金，以吸引来自世界各地的顶尖博士毕业生。“科研好，待遇好”成了这里的真实写照。

罗毅告诉《中国科学技术杂志》，国家研究中心每年一半的运营费用拨给各个研究部门，为研究人员提供稳定的支持；剩下的一半用于设立各种青年人才支持项目，如创新团队支持项目、人才提升项目、女科学家助推项目等。

虽然有很多计划，但是目标非常精确。对于缺乏立足之地的年轻人，有提升计划帮助他们成长；对于获得“帽子”的游青和洁青，鼓励他们拓展新的方向。“等你到了洁清，你要看得更远，做更大的事。”Se说。

在他看来，国家微尺度研究中心这几年成绩频出，证明了“资金为民所用”。

微型国家研究中心的评估方法也很有名——信用评估每三年进行一次，只需填表列出自己的科研成果，不要问任何文章、专利或“帽子”。

“微型国家研究中心满足了我的许多科研幻想。”卢朝阳笑着说，这里环境宽松，学术受尊重，鼓励大家做好科研，但是不需要很快出成果，所以有可能定下远大的目标，脚踏实地的去完成。

“优秀的人不需要评价，他们会鞭策自己，互相促进。”罗锡生对《中国科学技术杂志》表示，国家微观研究中心形成了相互积极影响的学术氛围。

目前，微型国家研究中心拥有国家基金委优秀研究创新群体10个，教育部创新团队6个；15名院士，8名国家创新人才促进计划A类候选人，60名国家杰出青年科学基金获得者，47名杰出青年科学基金获得者。其中，65%是45岁及以下的年轻人。

“支持国家发展的根本动力是科学和技术。基础研究和应用基础研究需要长期积累，对优秀团队和人才持续稳定的支持肯定会及时获得。”陈贤慧说。

实验室故事

“罗老”做什么不做什么

作者|陈欢欢

合肥国家微尺度材料科学研究中心(以下简称国家微尺度材料科学研究中心)主任罗毅，因为总是和年轻人混在一起，所以被亲切地称为“罗老”。在众多对自己的评价中，罗毅认为最准确的是“无为而治”。

罗毅的“无为”体现在行政管理上。

微型国家研究中心有固定的研究团队415人，行政管理只有13人。

13个人怎么管理400多人？

“管理文化最重要的一点就是，你不能‘管理’，只能‘服务’。”罗毅强调只有13个人，因为没什么好管的。

在这样的“不作为”下，国家微尺度研究中心自2003年成立以来，增加了9名院士。

“这种场合适合不作为。越有前途，越是干扰别人。这么一群优秀的人我能管得了谁？”Se问。

罗毅的“做”体现在他的“服”的水平上。

Se Yi爱与人交流，与各个研究部门关系很好，经常拜访聊天。在年轻人眼里，他是一个非常成功的海归科学家，总是在力所能及的范围内为大家提供支持。

周荣斌教授回忆，刚回国的时候，要买仪器，就简单的做了一个100多字的报告。没想到国家微尺度研究中心的几位领导经过讨论第二天就同意了。

这样的“小事”总能在微观尺度的国家研究中心高效解决。在13人的行政团队中，有6名领导团队成员既有学术又有行政。在行政上，他们有明确的分工和责任；在学术上，主任和秘书是共同发表论文的伙伴；生活中，我们是志同道合的朋友。“我们经常私下交流讨论工作，所以效率很高，很容易达成共识。”Se说。

不仅传报告容易，Se有时候还主动上门送。一次学术报告后，罗毅找到了刚从美国哈佛大学回来的袁俊华，问他有什么打算。没关系，知道对方需要购买仪器，国家微尺度研究中心领导班子当即讨论决定给他500万元的资金支持。

“有很多年轻人来我办公室聊天。只要聊20分钟，我就知道他的工作能做什么。如果很有希望，我会主动帮他。”罗毅表示，与年轻人交流是他作为导演的最好体验。

合肥国家微尺度材料科学研究中心简介

合肥国家微尺度材料科学研究中心是2017年11月科技部批准的6个国家级研究中心之一。依托中国科学技术大学，在筹建合肥微尺度材料科学国家实验室十余年的基础上成立。

通过整合物理、化学、材料、生物和信息五个一级学科的研究优势，在跨学科整合的基础上，形成了以多学科整合为特征、以国家重大战略需求和交叉前沿领域为导向的新型基础科学研究中心。在光与冷原子物理、单分子物理与化学、低维物理与化学、纳米材料与化学、纳米催化与能量转换、分子与细胞生物物理、神经回路与脑认知、分子医学、Bio-X交叉学科、理论与计算科学、前沿测量仪器等重要研究领域开展基础研究。

该中心拥有固定的研究团队415人，其中教授/研究员282人，以未来信息、新能源和生命健康等重大创新领域为重点，以纳米技术、生物技术、信息技术、认知科学等交叉学科创新为导向，开展微尺度材料体系基础研究和应用基础研究。

(图片由合肥国家微尺度材料科学研究中心提供)

编辑|赵露