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我的研究经历与体会

减小字体 增大字体 作者:龙有文  来源:不详  发布时间:2008/10/18 8:06:33
承蒙《物理》编辑部的邀请,让我以高年级研究生的身份谈谈自己的科研经验.然而,在科学研究领域中,自己只是小生后辈,不敢妄谈经验.在此我更愿意与各位分享自己的研究经历与体会,希望能给学弟学妹们提供一定的参考与启发.
  2002年9月,我从湖南赶往北京,进入中国科学院研究生院进行硕博连读课程的学习.当我第一次看到“中国科学院研究生院”这几个大字时,顿时有种强烈的自豪感与责任感,并暗自告诫自己要为振兴我国的科研事业而努力!一年的学习时光在课堂、作业、讨论中很快度过.2003年8月,我进入中国科学院物理研究所,师从靳常青研究员进行课题的研究.
  在几个在研项目中,我选择的是一个海外杰出青年基金所资助的课题.主要工作是利用高压高温的极端实验条件合成新型带宽调控型Sr1-xCaxCrO3(x=0, 1/6, 1/3, 1/2, 2/3, 5/6, 1)系列钙钛矿固溶体Mott化合物,并研究材料奇异的电子态及压力诱导带宽调控的绝缘体-金属化相变.系列固溶体的研制在国际上尚属首次,而需调控的参数不仅包含了组分与温度,还包括压力.因此,最佳合成条件的摸索很不容易,非常需要细心与耐心.在系列样品的合成中,我总共经历了两百多次的失败.但是,面对失败一定不要气馁.依我看失败也是一个实验结果,可以从中不断总结经验,由此改进实验方法并寻找最佳条件.经过一年左右的大量工作,我终于成功地合成出质量较好的Sr1-xCaxCrO3系列新型钙钛矿Mott固溶体.自己的辛勤与汗水终于得到了回报,心中默默地感到欣慰.好的材料是实验物理学家开展研究的基础.接着,我们便对系列新型化合物进行了电、磁、热等方面的物性测试.高压是我们研究组的特色,我们也在原位高压下研究了系列材料的晶体结构与电子结构,并与美国德州大学奥斯丁分校的合作者一起发现了材料的奇异电子行为以及压力诱导带宽调控的金属化转变.这方面的部分研究结果已发表在近期的Phys. Rev. Lett.上.
  由于测试设备的限制,有时候为了测量材料某方面的物理性质不得不等待一个月以上的时间.可以想象,系列样品不同物性的测试将花费较长的一段时间.正是在这段时期,通过阅读Cr系相关文献,我的目光同时被另外一种Cr系化合物RCrO4(R=Ca, Y, Nd, Dy)所吸引.RCrO4具有锆石型晶体结构,而锆石结构对外加压力相当敏感.因此,与我研究组特有的高压设备相结合,观察到RCrO4化合物压力诱导的不可逆的锆石-白钨矿晶体结构相变.此外,利用我们的高压高温装置合成出直径为5mm的白钨矿型YCrO4与DyCrO4.在这两种化合物中,Cr5+离子具有异常的外层电子分布(3d1).通过直流磁化率、交流磁化率、磁化强度、等热剩磁磁化强度、比热、中子衍射等多种实验测量技术和方法,观察到化合物中奇特的磁性行为.这方面的部分结果已在Appl. Phys. Lett., Phys. Rev. B等期刊上发表.论文评审人在谈到我们的工作时说:“这些研究是高压物理学家、材料物理学家、晶体物理学家、甚至地球物理学家普遍感兴趣的科学问题”.
  纵观过去几年的硕博研究时间,我最大的感受是充实.不可否认,很多时候实验是枯燥的.特别是在不断失败的情况下,往往让人怀疑实验能否取得成功.我个人认为,如果原理上没问题,就应该好好坚持,不要半途而废,轻易放弃.好的实验结果的获得往往需要个人甚至集体长期的辛勤付出.2007年6月20日,薛其坤院士在中国科学院物理研究所“明理时空”论坛上做过“科研过程中的一些体会”的报告.报告给我最深的感触就是勤奋与细致是做好工作的前提.在实验物理中,吃苦耐劳的精神非常重要.我们不能肯定一份耕耘就会有一份收获,但可以肯定的是没有耕耘就很难有所收获!当然,每个人都不可能时刻处于亢奋的状态.在繁忙的实验中,也要注意抽空运动运动.一来使身心得到放松,同时也可以锻炼身体.当我脑力疲惫时,往往会去篮球场上“发泄”两个小时.这样再回到实验室的时候,又可精力充沛地投入到自己的研究工作中.
  物理学发展到现在,测试手段越来越多,内容越来越丰富.仅凭一个人的精力与知识,很难彻底发掘实验的亮点与新意.为了解决研究中的科学问题,合作与讨论在物理研究中显得越来越重要.合作、讨论的对象是非常广泛的,可以是同单位或国内的同行,也可以是国际上的同行.对于刚刚迈入学术研究的学生来说,经常会碰到这样或那样的学术问题.最基本的问题可以向师兄师姐请教,再深一层次的问题可以向导师或周边的其他老师请教.当问题仍不能解决时,可以考虑主动联系领域内的知名专家,向他们求教与讨论往往会让自己受益良多.当然,在这些过程中态度一定要谦虚与诚恳.特别是与人合作研究时,尽可能开诚布公,最好不要隐瞒已发现的实验事实.
  在很多情况下,导师往往需要领导一个研究小组,考虑的工作比较多.因此,我们要慢慢培养自己独立研究的能力.通过大量阅读专业文献,及时了解自己领域的发展动态与前沿进展.更重要的是要把文献中得到的信息与自己从事的具体研究工作联系起来,以此指导自己应该执行哪些物理实验,应该怎样进行数据分析与处理,应该从哪些方面对得到的结果进行比较分析等等.在这些过程中,不可避免地会碰到很多难题.或

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