牛憨笨:让中国光电研究立足世界之巅

2016年07月09日09:07  来源:深圳特区报
 
原标题:让中国光电研究立足世界之巅

  牛憨笨院士在为深圳大学师生作报告。

  牛憨笨院士在指导中青年教师。

  1940年,牛憨笨出生于山西省壶关县一个偏远闭塞的小山村。对于祖母给自己起的名字,他感激不已,他说,“它告诫我不学习就会变‘憨 ’,不勤奋就会变‘笨’。我应当像憨牛一样为祖国的科研事业耕耘不止。”于是,他投身祖国的科研事业钻研奋斗了一生,矢志不渝。

  变像管超快诊断研究跻身世界先进行列

  “牛憨笨院士是我国电子光学理论和变像管诊断技术研究领域的杰出代表之一。从研究微光夜视开始,他一直从事图像信息的获取、处理、传输和显示方面的研究工作,在变像管超快诊断领域取得了骄人的成就,为我国地下核试验、激光核聚变、光化学、光生物学、凝聚态物理、激光技术等研究领域提供了多种超快图像信息获取手段。”提起恩师,深圳大学光电工程学院院长屈军乐打开了话匣子。

  他设计并负责研制成功了我国第一个获得重大应用的静电聚焦、静电偏转通用变像管;他创建了动态电子光学理论,负责研制成功的九种变像管和七种变像管相机,打破了西方对我国的禁运,并使我国超快诊断技术跻身世界前列,为国防建设及核聚变新能源研究做出了重要贡献。

  “作为深圳特区引进的第一位院士,已然59岁的牛憨笨院士带领科研团队加盟深圳大学,从零开始组建深圳大学光电子学研究所和光电工程学院。在他的带领下,光电子学研究所和光电工程学院申请建立了光学工程博士点、光学工程博士后流动站以及三个硕士点,实现了深圳大学博士点及博士后流动站零的突破。2010年牛院士被评为深圳改革开放‘30年30位杰出人物’之一。”一路追随牛院士的深大光电工程学院教师杨勤劳回忆说,现在的光电子学研究所,当初还是一片竹林。

  可就是在这片竹林上,一座现代化的研究所拔地而起,里面诞生了高水平的科研成果。

  到深圳大学后,牛憨笨和科研团队继续在超快诊断技术研究领域进行研究,开展了多项国家“863”项目和国防科研项目的研究,成功研制了新型的纳秒分幅相机、大动态范围长狭缝软X射线变像管及扫描相机、可见紫外扫描变像管相机等6种不同类型的变像管及相机,并在激光核聚变研究现场和军工科研领域获得成功应用。

  “他在理论上的建树引起了各国学者的广泛关注,发表的论文被英、美、俄、德、法、日等国学者广为引用。这为改善高速摄影变像管性能、研究瞬态电子衍射、瞬态显微技术和超短电子脉冲产生等奠定了理论基础。”提及这一研究成果,杨勤劳十分自豪。

  开辟高时空分辨生物医学成像新领域

  “调入深圳大学后,牛院士带领科研团队近年来又开拓了重要科学前沿——高时空分辨生物医学成像新领域,尤其是高时空分辨生物医学功能成像和X射线相衬成像器件与锥束CT系统的研究,取得了突破性进展和创新性成果,有望为生物医学提供新一代诊断方法。”与牛院士有着近50年共同工作经历的张焕文教授虽然已经退休,但提及此事仍记忆犹新。

  张教授介绍,开展生物医学成像新理论和新方法研究,对完整细胞进行纳米分辨三维结构和功能成像,在更高水平上认识亚细胞结构与细胞功能变化的关系和规律,是生命科学领域的迫切需求,也是对成像科学的重大挑战。

  2002年起,牛院士带领科研团队对光学功能成像这一在生命科学领域有着重要应用价值的前沿领域展开了探索性研究。经过3年艰苦努力,他和团队发展了一种基于特殊设计的光学系统和高重复频率扫描相机的同时光谱和时间分辨的多焦点多光子显微成像技术,可以实现时空谱的高分辨测量和多参量同时测量,并通过进一步的发展,形成一种在分子和细胞水平上进行生物医学研究的重要手段。

  “牛院士一直潜心研究,他希望通过进一步努力使X射线相衬成像初步实现仪器化,使中国在这方面的研究工作走在世界的前列。”张焕文教授如是说。牛憨笨在X射线相衬成像理论与实验研究中,关键器件技术已申请发明专利6项,已获授权美国专利1项,授权中国发明专利3项,发表学术论文64篇。

  除此之外,2001年,牛憨笨和团队与企业合作,研制成功的“任意进制三维码生成与识别系统”,通过了国家信息产业部鉴定,该项防伪保密识别技术不仅填补了国内空白,在国际上也属首创。

  荧光纳米成像研究瞄准国际空白

  老骥伏枥,壮心不已,从西安光学精密机械研究所到深圳大学,牛憨笨几十年如一日,全身心投入科研工作。他以实验室为家,废寝忘食,带领同事们一起潜心研究,攻克一个个科学难题。

  博士生雷耀虎说,“牛老师的脾气很倔强!”的确,正是这位倔强的老师,带领着他的科研团队,朝着荧光和CARS纳米分辨动态功能成像新理论和新方法再次出发。

  生命不息,脚步不止。牛憨笨在荧光和CARS纳米分辨成像方面,于2012年和2013年又分别获得国家“973”项目和国家自然科学基金重点项目的资助。

  “对活细胞内各种动态过程的研究是生命科学研究的重要手段,发展具有纳米空间分辨的快速荧光显微成像方法势在必行。2008年,牛院士瞄准这一国际前沿领域,探究是否能够在发展快时间响应结构光照明方法和高灵敏高分辨高帧频探测器的基础上,发展一种具有高空间分辨的快速荧光显微成像新方法和新手段。”屈军乐道,该项目已成功申请和获得了国家自然科学基金项目"高帧频超衍射分辨宽场荧光显微成像研究"资助。

  在CARS纳米成像方面,牛院士还提出了一种附加探测光声子耗尽的纳米分辨成像方法,并在理论和实验上证明在低浓度下CARS信号强度与浓度严格成线性关系,对生命科学、化学、材料科学等的研究具有重要的应用价值。其中,《纳米分辨完整细胞三维成像的新理论和新方法》2012年获国家重点基础研究发展计划(973计划)立项,牛院士为该课题负责人,课题研究经费500余万元。“这个项目如今已经接近尾声,导师为此奉献了最后的精力。”屈军乐的语气中满是怀念和不舍。

  “在这一项目中,深大还作为其中‘纳米分辨三维成像相关共性技术及关键器件研究’课题的参与单位,研究成果可以为细胞研究提供纳米分辨光学功能成像的新方法和新手段。”他补充道。(记者 李丽)

(责编:夏凡(实习生)、王星)

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