Light人物：专访皇家墨尔本理工大学贾宝华教授

| 编者按 | 

集成光子学意味着在单个集成光子芯片上实现多个光学功能。在过去十年间，基于多种创新材料体系的各种纳米制造技术取得了长足发展，从而促进了集成光子学的显著进步。借此机会，Light: Science & Applications的姐妹刊Light: Advanced Manufacturing(简称LAM，官网 https://www.light-am.com，更多关于LAM的介绍参见本文末尾) 组织了一期关于集成光子学的专刊，以此来发掘集成光子学领域那些令人振奋的前沿进展和突破性关键技术，包括新材料体系，制造和表征技术的创新，新型器件架构，微型元件的创新设计原理、纳米光子器件及潜在应用等。

据此，我们非常荣幸地邀请到本期专刊的客座主编贾宝华教授接受Light人物专访。贾宝华教授是皇家墨尔本理工大学（RMIT）原子材料科学与技术中心的主任，也是澳大利亚研究委员会资助的未来高级研究员，主要研究光和纳米材料的相互作用。她通过激光操控二维材料，设计和制造了特殊功能的纳米结构和纳米材料，以用于太阳能的高效转化和存储，空气和水的净化，光学与光谱成像，以及基于超快激光加工的高速全光通信和智能制造。贾宝华教授是美国光学学会（Optica）会士以及英国材料、矿业与矿物学会(IMO3)会士。自2019年起，担任澳大利亚研究委员会专家。现在请跟随Light科学编辑来到贾教授的学术世界。

贾宝华教授是澳大利亚研究委员会未来研究员和皇家墨尔本理工大学理学院原子材料科学与技术中心主任。在加入RMIT之前，贾教授是斯威本科技大学原子材料转化中心的创始主任。她的研究重点是光与纳米及埃米材料的相互作用。特别是她在二维材料激光操控方面的工作推动了功能性纳米结构和纳米材料的设计和制造，在有效利用和储存来自阳光的清洁能源，净化水和空气以实现清洁环境，以及超快成像、光谱学和纳米激光加工加在高速全光通信和智能制造方面均有广泛的应用和深远的影响。贾教授在高水平期刊和著名国际会议上撰写了260多篇科学论文。她在国际会议上发表了超过60场主题演讲/特邀报告，并服务于多个专业委员会和董事会。她是美国光学学会会士，国际材料，矿物和矿业学会会士。自2019年起，贾教授一直担任澳大利亚研究委员会会评专家。研究生涯中，她获得了多项殊荣，包括澳大利亚研究委员会未来研究员（Future Fellow）、DECRA和APD、总理科学奖决赛入围者、Young Tall Poppy科学奖以及欧莱雅澳大利亚和新西兰女性科学奖学金等。

采访嘉宾：贾宝华（皇家墨尔本理工大学）

采访人：郭巳秋

翻译：郭巳秋、郭宸孜

原文信息：Guo, S. Light People: Professor Baohua Jia. Light Sci Appl 11, 259 (2022).

https://doi.org/10.1038/s41377-022-00948-9

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Q：首先，我们十分感谢您对Light和LAM的支持和认可。您是集成光子学和纳米光子学领域的专家，并牵头组织了LAM集成光子专刊，那么对于LAM这期集成光子专刊，您有哪些计划和期待呢？

A：集成光子学是一个快速发展的领域。过去的十年间，在飞速发展的微纳制造技术的推动下，集成光子学的基础研究和技术应用都取得了惊人的突破。现在，集成光子学在信息通信、生物医疗、光纤传感、计算成像、自动驾驶和计量学等方面发挥着越来越重要的作用。通过本期专刊，我们希望发掘那些令人振奋的重大进展。与此同时，我们希望通过专刊聚集该领域的杰出科学家，对现有挑战提出关键的见解并探讨未来发展之路。同时，我们希望能够在先进制造的这一关键领域通力协作，促进该领域进一步发展并取得重大突破。

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Q：您在Light上发表的论文“Diffraction-limited imaging with monolayer 2D material-based ultrathin flat lenses”[1]，被主编选为Light 2020年第5期的封面文章，封面图片非常精美。您能帮我们介绍一下这项研究成果的主要突破，以及当时封面的设计灵感吗？

图1：2020年第5期Light封面

A：首先，我要衷心感谢Light为我们提供了这样一个传播研究成果的绝佳平台。“Diffraction-limited imaging with monolayer 2D material-based ultrathin flat lenses”这项工作是我们与澳大利亚蒙纳士大学的鲍桥梁教授，新加坡国立大学的仇成伟教授和Kian Ping Loh教授合作完成的，我们在一种厚度仅为几埃的单层过渡金属二硫化物（TMDC）上用激光纳米打印出了高性能的平面透镜。这项工作的真正驱动力来源于集成光子学芯片小型化的迫切需求，芯片上的每个组件都需要非常小，以实现最快的速度、最大的带宽和最小的功耗。最终，我们实现了单原子尺度的小型化集成。在这篇文章中，我们通过演示单层TMDC的成像功能，证明了激光纳米打印原子精度材料的可行性，为超高精度的激光先进制造领域创造了新机遇。

我们制造的单层透镜不仅可以实现三维衍射极限焦点，还可以用于实际的成像。在这篇文章中，我们就实现了标准目标的高分辨率成像，凭借这种超薄平面透镜的功能，可以实现更多更广泛的应用。蝴蝶是美的象征。封面图片展示了通过镜头拍摄彩色蝴蝶，我们想要表达，这种单层平面透镜有助于在小型化光学系统中展示美丽的微观世界。

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Q：近年来，石墨烯等二维材料成为研究热点。您是该领域的专家，也是领跑者，发表了一系列高水平文章。可以谈一下您对该领域未来发展的看法吗？

A：实际上，近十年来，石墨烯以及其他许多二维材料（也称作原子材料）已经成为光电器件的绝佳选择。与它们的体材料相比，二维材料具备许多体材料所不具备的物理化学性质，因此为解决许多难题提供了很多令人兴奋的新机遇。我们希望与全世界的同行一道，为这一新兴领域的发展做出贡献。我们在RMIT建立了一个研究中心，致力于原子材料科学和技术的研究。大量研究表明，二维材料与现有器件的混合结构可以显著提高器件性能。我们相信，不断发展的微纳制造技术可以在原子水平上设计二维材料，生产出更理想和更具设计性的超器件。最近，我们与仇成伟教授在Chemical Review上发表了一篇综述“Engineering van der Waals Materials for Advanced Metaphotonics”[2]，阐述了我们在这方面的想法。

同时，原子材料是一个新兴并蓬勃发展的领域，它需要化学、物理、材料和工程学等多个学科的共同协作。为了促进不同领域之间的自由交流，我一直在努力推动“开放实验室”的概念，它不仅包括学术界，也包括工业界和政府。只有当行业有真正的驱动力，有政府的政策和资金来推动时，实验室的科学突破才能产生真正的生产力，走进千家万户。 

图2：开放实验室开幕式由贾宝华教授（右）、Alan Lau教授（斯威本科技大学副校长）、Rober Mun博士（澳大利亚研究委员会执行董事）和Beth Webster教授（斯威本科技大学副校长）

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Q：贾教授，您是今年（2022年）全国光学与光学工程博士生学术联赛的评委。您觉得今年的参赛者表现如何？有给您留下深刻印象的参赛者吗？

A：非常荣幸可以连续两年（2021年和2022年）作为Light主办的光学与光学工程博士生学术联赛的评委。我对参赛选手们最深的感受是，他们的研究工作真的太出色了，许多成果都达到了世界领先水平。报告的大部分工作不仅在基础研究方面具有创新性，构思巧妙，更重要的是在实际应用中也取得了突破，很多工作已经具备了良好的应用性能，并解决了实际生产生活中的问题，这正是科学研究想要达到的目的。借此机会，我想再次对青年学者取得的成果表示衷心地祝贺，同时我也感谢这些青年学者，正是他们的努力为我们带来了挑战。

在当今社会，很多人都深刻地意识到科学技术，特别是高精度光学加工技术在生产生活中的重要性。作为光学领域的研究人员，我们正处在最好的时代。希望每位同学们都能保持对科研的一腔热忱，再接再厉，挑战自我，勇攀高峰，立志引领世界前沿。同时，我非常感谢Light提供的公平公正的竞争平台，可以让我们尽情享受这场学术盛宴，我也衷心地希望每一届的学术联赛都可以成为挖掘和培养优秀光学人才的摇篮。

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Q：您是中澳先进材料与制造协会主席、美国光学学会会士以及英国材料、矿业与矿物学会会士。您为什么如此热衷于参加这样的活动？您如何评价中国先进制造业的发展？

A：在业余时间，我非常热衷于参加学术活动，希望可以为社会贡献我的微薄之力。我始终坚信科学家是打破界限，创造更多机遇和可能性的人。然而，这些仅凭个人努力是无法完成的，我们必须依靠团队的力量才能越走越远。通过与来自不同背景的人沟通，可以产生解决问题的新想法。因此，我相信我有责任去帮助建立这样的沟通网络和平台，以促进更多灵感的迸发，从而解决问题。 

中国先进制造业的发展满足了社会快速增长的需求，这是诸多部门共同努力的结果。中国拥有巨大的市场，为技术发展提供了强大动力，技术进步需要多年的基础研究积淀和坚持不懈的工程实践。我认为光学和光学工程的繁荣是一个好迹象，说明这个专业正在受到年轻人的关注和选择，只有加入更多的青年才俊，我们的先进制造业才会发展的更加迅速。

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Q：由于新冠疫情原因，我们的生活受到了极大的影响。许多科研项目被迫中断或推迟，线上国际会议已经常态化。就您个人而言，您更喜欢线上会议还是线下会议？能否提一些建议帮助科研人员度过这个非常时期？

A：这要视情况而定。我认为对于参会而言，大多数人应该更喜欢线下会议，因为它可以面对面地深入交流，建立相互信任。但在新冠疫情期间，举办线下会议确实有很多限制。说实话，在疫情刚开始时，我不太习惯线上会议，但后来我发现，虽然线上会议不能实现真正的人际交往，但它可以有效传播信息。例如，Light举办的光学与光学工程博士生学术联赛，如果它是线下会议，那么只有参加活动的人才会了解这一赛事。但通过线上的方式，会有几万人在线观看这次活动。所以我认为，如果想与他人实现人际交往，就需要实际见面。但为了快速有效地传播信息，在线会议应该是一个不错的选择。

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Q：您在斯威本科技大学获得了博士学位。在攻读博士期间您收获了什么？这对您之后的科研工作有什么影响？

A：我认为在读博期间获得的最宝贵的财富是批判性思维和解决问题的能力。在攻读博士期间，需要解决之前从未解决过的问题，虽然会有线索和思路，但是离真正提出可行方案还有很长一段路。在摸着石头过河的科研道路中，我们逐渐掌握了一些必备技能，包括分析问题，研究解决方法，制定可行性计划，与相关人员沟通交流，建立理论模型和搭建实验，还有资源管理，数据分析，起草、修改到发表论文的整个研究过程。在这个过程中，我们需要仔细分析问题并找到解决方案，这是锻炼缜密思维的过程。如果你正在读博或准备读博，希望你要做好准备解决复杂问题，无论是否与你的研究课题相关，你都需用良好的心态和有效的方法去解决它。所以，博士期间我学习到的东西，对我的整个研究生涯都至关重要。

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Q：您在研究工作中遇到过哪些障碍或困难？您是如何克服这些困难的？

A：我的科研生活实际上非常愉快，虽然总是会有挑战性的科学问题需要解决，但这恰恰是科研的美好之处。对我来说，困难不在于研究本身，而在于实际的沟通。作为一名科学家，我经常会说很多专业术语，让外行人很难理解，这是一个大问题。因为我们需要让纳税人知道，他们纳税所支持的科研工作具体在做什么，也需要让他们知道科研工作是如何改变世界的。为了解决这个问题，我尽可能地尝试与不同的人交流，比如出租车司机，清洁工，保安或行政人员。我还定期举办公开演讲，访问高中。为了让我能更好地与普通人沟通，我还参加了媒体培训课，并向经验丰富的演讲者学习。这些培训和训练给我提供了很大帮助。

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Q：在您的工作和生活中，您认为谁对您的影响最大？通过怎样的方式影响您的？

A：我的高中老师改变了我对物理的态度。在高一时，我认为物理很难，而且大部分人通常也都认为女孩学物理很吃力。刚上高一时，我们的物理老师刘先生精心设计了一场考试，我们班只有一个人通过了考试，也正是这次考试改变了我对物理的态度。刘老师告诉我们：“你们都先入为主的认为物理很难，所以你们才不及格”。他指出没有必要死记硬背公式，因为背下来并不意味着你真正理解了。他教会我们的是解决问题的态度和方法。他说：“只要你有信心，有激情去研究它解决它，一切都会迎刃而解。”几个月后，他又给我们做了同样的考试，我们大多数人都通过了！正是这位老师，他完全改变了我的想法，因此我对物理学也产生了浓厚的兴趣。我喜欢发现问题解决问题，这也很符合我的性格。所以能否学好物理与性别无关，重要的是你是不是真的想要研究它。当我参加完高考步入大学时，我决定学习物理专业，因为我想成为一名像刘老师一样优秀的物理老师，鼓励更多人。

我的博士生导师顾敏教授也是我的好榜样，带给我很大影响，他思考问题的角度和方法经常使我受到启发。他教会我很多成为一名优秀的科研人员必备的科学研究方法和管理团队的策略。我认为我从他身上学到的最重要一点是奉献精神——如果你相信某件事，你就不会质疑它，无论多难，你只想做好它。近年来，我更能深刻地理解这一点。成功者和失败者之间的区别在于决心，坚持和奉献。

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Q：您是如何平衡科研工作和家庭生活的呢？

A：我很幸运我的丈夫也是一名科研工作者（尽管研究领域不同）。他比较了解我的工作需求，所以他非常支持我。我经常需要出差去见同行，参加会议或者研讨会，所以有时我会连续工作很长时间，他都会给予我很大的支持。母亲这个身份使我的生活更完整。如何平衡好生活和工作是非常具有挑战性的事情。我认为如果你真的对你的职业充满热情，你就会找到一些方法来平衡它。实际上，几乎所有的事情都大同小异。生活中困难无处不在，但只要你积极应对并甘之如饴，困难一定会被克服。我一直尝试和我的孩子谈论我的工作，让他们了解我一直在做什么。我还访问了我孩子的学校，进行科普宣传，这让我的孩子感到非常自豪。在大学的开放日，我还邀请我的家人参观我的实验室，向他们展示我的项目。这些活动帮助他们熟悉我的工作，让家人们觉得他们是我职业生涯的一部分。值得一提的是，我拥有一个很棒的团队来支撑我的工作，他们都非常出色，让我有足够的时间来平衡工作和生活。

图3：贾宝华教授的团队

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Q：您对青年科学家有什么建议？

A：首先，最重要的就是积极的态度。拥有积极的态度可以使他们达成很多目标，而不会分心导致难以找到问题解决问题的方法。让我非常高兴的是，在毕业典礼上，我的学生们告诉我，是我让他们面对问题时拥有更积极的态度。 

第二个关键点是激情。一个人需要对他正在做的事情充满激情。如果一个人只是因为别无选择而从事现在的工作，那他很难获得成功。因此，在我面试博士生时，我总是会问，“你为什么想读博？”如果他们告诉我，他们真的对某个问题特别感兴趣，或者他们想做一些世界上没有人做过的事情，我会很乐意地接受他们，否则，我会要求他们认真地想一下读博的初衷。

第三个关键点是承诺，这对于成功的职业生涯非常重要。在科研领域，研究人员早期总是会经历一段痛苦的挣扎，因为他们有时看不到灯塔。他们很难申请到基金、资助或者发表论文，在激烈的竞争中，他们甚至会想出去找一份薪水更高的工作！但如果你真的对你的研究工作充满激情，遵守对自己的承诺并持之以恒，你就会成功。

我想向青年科学家强调的第四点是与国际国内社会以及研究人员接触的重要性。当然，你必须专注于你的研究并把它做好，与此同时与外界的接触和人际关系也十分重要。当你真正申请资助时，他们一定会查看你的过往记录，他们也会调查这个人是否有影响力以及被领域认可。这个过程虽然不是自我推销，但是需要非常有效的沟通，你需要告诉别人你在做什么，你对什么非常感兴趣。 

最后，也是很重要的一点，申请奖项时要有信心。我收获了不少奖项，但这并不是因为我更出色，而是因为我申请了！如果你不申请，你就一定不会中！所以要勇敢。通常有很多人有资格获得这个奖项，但他们可能认为自己不够资格，甚至根本没有尝试。但如果申请被拒绝了，要找出为什么被拒，这样下次申请就有经验了。

图4：贾宝华教授获得澳大利亚政策与科学研究所颁发的Young Tall Poppy科学奖

References：

1. Lin, H., Xu, ZQ., Cao, G. et al. Diffraction-limited imaging with monolayer 2D material-based ultrathin flat lenses. Light Sci Appl 9, 137 (2020). 

https://doi.org/10.1038/s41377-020-00374-9

2. H. Lin, Z. Zhang, H. Zhang, K. Lin, X. Wen, Y. Liang, Y. Fu, A. K. T. Lau, T. Ma, C.-W. Qiu, B. Jia, “Engineering van der Waals Materials for Advanced Metaphotonics,” Chemical Reviews, (2022). 

https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.2c00048

| LAM期刊 |

Light: Advanced Manufacturing是Nature旗下领军期刊Light: Science & Applications的衍生姊妹刊，由 Light编辑部原班人马打造的一本钻石开放获取（作者读者双向免费）的工程制造类新刊，现已入选中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊，被DOAJ收录。LAM旨在出版先进制造领域的前沿成果，致力于服务科研与产业工作者。

| Light科学编辑 | 

郭巳秋，工学博士，就职于中科院长春光机所Light学术出版中心，现任 Light: Science & Applications(Light) 的姊妹刊 Light: Advanced Manufacturing(LAM) 编辑部主任、Light科学编辑。参与LAM期刊创刊，主持制定编写LAM稿件处理流程、审稿流程、编辑加工规则及流程、期刊文字版式设计、期刊印刷装订规则等；并在卓越计划领军期刊等数项国家、省部级项目中担任主创成员；曾参与多项科研项目，发表多篇学术文章。

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