陸衛（右一）和同事交流超分辨紅外近場納米熱成像研究進展。 受訪者供圖

“我心里一直有一個聲音，做基礎研究就要在底層原理做出跟別人不一樣的東西，這個愿望非常強烈。我也知道這么做很可能失敗，但這已經成為我的職業習慣。”中國科學院上海技術物理研究所研究員陸衛深知，底層原理決定技術的“天花板”，只有發現新的原理，才可能產生顛覆性技術。

空間紅外探測器是衛星的“眼睛”，陸衛帶領團隊實現兩次重大跨越——洞悉“暗電流”之源，“看”得更清；突破靈敏度極限，辨得更明。

30多年來，懷揣“非常強烈”的科學追求，陸衛一直埋頭趕路，“苦中亦有喜樂之趣”，只要一抬頭，那無垠星空就是他的夢想所在。

“看”得更清辨得更明

“暗電流”是一道世界性難題。

20世紀四五十年代，隨著第一代紅外探測器的發明應用，科學家們很快發現，即使將探測器完全置于絕對黑暗中，仍然會測量到電流信號。這種“內部噪聲”會干擾對微弱紅外信號的探測。這個電流存在于黑暗中，故被稱為“暗電流”。

在對半導體界面的光譜研究中，陸衛逐步建立了“電子局域化操控”理論，不再將電子簡單地視為均勻的，而是聚焦于局域化電子的特定行為，并尋求主動“操控”它們。陸衛提出了被稱為第四類躍遷的準束縛態躍遷模式，并指導團隊驗證了這一躍遷模式大幅抑制“暗電流”的優勢。這一工作獲得國家自然科學獎二等獎。

但這對于陸衛來說還是不“解渴”。有沒有可能看清楚“暗電流”究竟是怎么隨機運動的？當時全世界都沒有這樣的儀器。在強烈的“想看一看”驅動力下，陸衛帶領團隊研制起了觀測設備。

一根頭發絲直徑大概70微米，陸衛團隊研制的電子溫度成像顯微鏡可以觀測到50納米尺度，比頭發絲直徑的千分之一還要小。這時候有趣的現象出現了——半導體溝道的電子并不按照傳統的焦耳定律耗散能量。

“只要看到不能解釋的現象，就會心潮澎湃。這是上帝打開了一扇小窗，讓你看了一眼，很多人是無緣看見的。”陸衛說。

又經過一年多對這一不尋常現象的探究，這一顛覆底層物理認識的創新成果發表于國際權威學術期刊《科學》，這也是以工程見長的上海技物所建所67年來發表在該期刊的第一篇論文。

對于空間遙感探測來說，看到物體的形狀只是第一步，關鍵是要分辨物體的成分。

在長波紅外波段，環境中存在大量的背景輻射，這使得探測器的像素容易瞬間被背景輻射光子塞滿，無法裝下目標信號。這是紅外領域另一道根本性難題——“背景限制”。

為破解這一難題，陸衛借鑒“臨界耦合模式”，提出了光電臨界耦合模式。“臨界耦合并不是我們提出來的，但將這一概念用到探測器上，使之具有顛覆性功能，是我們第一次實現。”陸衛說，這需要廣泛的科學視野，對其他領域的工作“觸類旁通”。

光電臨界耦合模式的應用，使得團隊研制出單片集成56光譜通道的新型紅外焦平面器件。如今，該器件已應用于遙感三十七號衛星，用戶評價其效果為“開創性突破”。

“跨域”搞研究

30多年如一日從事基礎研究，苦嗎？

陸衛告訴記者，在“巴斯德象限”中實踐，苦中亦有喜樂之趣。因為做的是面向國家重大需求難題的基礎研究，有獲得新認知之喜，更有變革性解決需求之樂。

“巴斯德象限”是科學研究的一種分類模型，特指應用目標驅動的基礎研究。微生物學家巴斯德正是此類研究的典范——既深化了對發酵機制的認知，又直接改良了釀酒工藝。

這正是陸衛一直以來的“孜孜以求”。

曾經有一段時間，物理學被認為黃金時代已經過去。但陸衛堅信，物理學的重要性不可替代，尤其在支撐國家戰略技術方面。

在“巴斯德象限”實踐中，陸衛十分重視“跨域”。在德國布倫瑞克工業大學深造時，他就跨域做了一個跟磁學相關的自旋鏈工作。此前，光譜研究出身的他對此幾乎一無所知。陸衛沒有畏難，實現了對諾貝爾物理學獎核心成果“霍爾丹猜想”的光譜學實驗驗證。

陸衛團隊里，既有做傳統光電器件的，也有探索光學前沿的。他總是鼓勵不同方向的研究者要多交流，以探尋跨域的可能性。

對于跨域的AI技術，陸衛也早有關注。他提出構建紅外材料大數據模型，帶領團隊開展下一代面向紅外芯片的光譜與界面功能關系研究。

敞開兩扇“門”

陸衛有一個多年的習慣，只要他在辦公室，門就一直敞開著。陸衛學生、上海技物所在站博士后金融說，“這扇開著的門，讓我們感到安心和踏實，如果有什么問題和想法，可以直接走進去。”

為何要把門一直敞開著？“敲門是要有膽量的，有些孩子鼓足勇氣走到你門口，很可能想敲門手又縮回去了。學生思想很活躍，和他們交流相得益彰。”陸衛說。

敞開著的，不僅是物理意義上的門，科學研究的門也是如此。

翁錢春多年前剛做研究生時，陸衛一開始安排他做紅外光譜方向，這是課題組的優勢所在。但他出于個人興趣，想做基于半導體量子結構的單光子探測器。“我沒想到陸老師竟然同意了，畢竟這關系到組里科研布局。這對當時年輕的我來說，是很大的激勵。”

“我現在63歲了，還不斷看到一些無法理解的物理現象。這就得慢慢磨了，什么時候能磨出個道道，也不知道。”陸衛說，這也許就是科學研究的魅力所在，喜樂之趣所在。（記者 黃海華）