2024年9月21日至22日,在同济大学物理科学与工程学院的精心筹备下,同济大学光学科普教育基地(中国光学学会首批科普教育基地)超净实验室的大门,为本科同学和高中生敞开,200多位同学走进实验室进行参观学习交流。由物理科学与工程学院第四和第十党支部党员为核心组成的超过20人的实验室参观讲解团,就实验室的科学装置和科研工作,为同学进行了详细的科普讲解。
图:同济大学四平路校区光学馆实验室参观活动合照
图:同济大学沪西校区光学馆参观活动合照
9月21日,120位同学们分为四组参观了同济大学四平路校区光学馆实验室。讲解团成员首先为同学们简要介绍了光学馆实验室的基本情况、发展历程和研究方向,并代表研究所表达了对同学们的欢迎。
介绍光学馆实验室基本情况
同学们身穿整洁的超净服,进入到光学馆实验室,参观了精密光学仪器、大科学装置以及正在进行中的科研项目,了解到大时空分辨光学显微技术、原子光刻技术、计算成像技术,深度参与了一次“光学科研工作”。
在多维光学显微实验室,同学们参观了超高空间分辨与超快时间分辨光学表征平台,在学长学姐的深入讲解下,了解了光学衍射极限及其突破、超快动力学技术、多维光学显微等物理概念,理解了前沿光学中的物理原理。同学们表示,从实验室研究者们对高精度光学表征的追求中感受到了浓郁的科研氛围与精益求精的科研精神。
讲解超高空间分辨的物理概念
在低维材料制备实验室,科普讲解团的师生深入浅出的为同学们讲解了为何1962年诺贝尔物理学奖得主朗道从理论上证明了理想二维晶体在热力学上无法稳定存在,但是实际上却可以制备得到,同时正在进行样品制备的学长也为大家演示了如何制备二维材料,带领大家一起重温了2010年诺贝尔物理学奖得主制备获得二维晶体的喜悦。讲解人员还为同学们介绍了低维材料与当代生活日常、工业制造、前沿科技等领域的联系。同学们在这一过程中领略到了物理这一学科在生活改善,国家发展等方面的重要意义。
演示二维晶体的制备过程
在光学纳米计量与测试实验室,同学们对自溯源光栅干涉仪表现出了浓厚的兴趣,这种基于铬跃迁频率的光栅,利用原子光刻技术和软X射线干涉技术制备,能够实现纳米尺度的精密测量,为现代精密测量仪器的校准提供新的可能性。同学们了解到这项技术如何缩短纳米长度计量溯源链,为先进纳米制造和新一代信息技术提供有力支撑。
在原子光刻技术展示区,研究生学长们介绍了自溯源光栅标准物质的制备思路和过程,同学们了解了利用激光汇聚原子沉积技术制造的一维和二维光栅的工艺流程,参观了基础的光学实验装置和数据处理设备。这种互动体验不仅增强了同学们对于物理学的理解,也激发了同学们对科学的兴趣。
介绍自溯源光栅干涉仪及原子光刻技术
在学长学姐的带领下,很多同学首次接触了计量型原子力显微镜(AFM),这是一种能够以极高的精度测量表面粗糙度和形状的仪器。研究生学姐为同学们演示了AFM的实际操作,讲解了如何利用精密仪器进行纳米量级的精密测量,这种自主研制的设备使同学们全方位了解仪器及其技术,让同学们对光学测量技术有了更深入的认识。
介绍计量型原子力显微镜
在计算成像理论与智能感知应用实验室,同学们参观了计算成像系统,这是一种基于微纳光学和人工智能技术的单镜片轻薄成像系统,同学们与成像系统进行了互动体验,感受了它的成像性能,讲解员详细介绍了该成像系统的原理和应用场景,同学们对其产生了浓厚的兴趣,进行了一番热情的探讨。
介绍计算成像系统及互动体验
参观光学馆实验室后,同学们与学长学姐们针对参观过程中涉及到的物理原理和科学研究进展进行了讨论,同学们热情高涨地表达着自己的想法和观点,本次活动充分激发了新生同学们对于物理的热情,并且对光电研究有了初步的认识和了解,获得了同学们的一致好评。
9月22日,第二批90位同学前往沪西校区参观了物理科学与工程学院精密光学工程技术研究所沪西实验室。参观前,张锦龙老师简要介绍了沪西实验室的整体情况和研究方向,并代表研究所表达了对同学们到来的欢迎。
图:张锦龙老师介绍沪西实验室
进入实验室后,参观讲解团的师生带领同学们分别参观了沪西实验室的镜片研磨抛光机,超大型复频超声清洗机,光学干涉仪、原子力显微镜和电子显微镜等检测表征仪器、磁控溅射镀膜系统、离子束镀膜系统、飞秒激光器、(天文观测卫星)光学装配系统等大型实验装置和仪器,并就实验室在可控核聚变、第三代同步辐射光源、空间成像仪等天文观测装置、散裂中子源等国家重大科研项目和科研领域的工作对同学们进行了科普讲解,促进了同学们对同济大学在光学领域科学研究工作的了解。
同学们参观反响最热烈的,是余俊老师为同学们介绍从研究所沪西实验室贡献的同济智慧,是如何助力中国首次实现太阳过渡区探测的时候。余俊老师从镜片的加工制作到系统的装配调试,现场为同学们介绍了极紫外太阳成像仪的研制工作,并把研制工作中所面临的挑战和解决过程,深入浅出地为同学们进行了介绍。他还分享了2022年由于情况特殊,自驾驱车2000多公里前往酒泉卫星发射基地进行极紫外太阳成像仪最后的发射前装调工作的轶事,余俊老师精彩的讲解获得了同学们热烈的掌声。
图:余俊老师向同学们展示X射线天文望远镜用到的超薄光学玻璃
图:2022年9月4日至5日观测的46.5nm太阳图像
图:为同学展示和介绍机器内部构造
图:为同学们介绍无损超声波清洗技术
图:盛鹏峰老师在讲解环形抛光机
在师生共进午餐的交流环节中,张锦龙老师向同学们详细介绍了精密光学工程技术研究所的发展历史、师资力量、科研现状和学生发展,并介绍了物理学院未来的规划和愿景。
师生交流,共进午餐
活动剪影
值得一提的是,作为本次科普活动的一个亮点,同济大学光学科普教育基地还为高中生和本科生开放了简短的研学实践。高中生亲自参与了二维材料的制备,利用显微镜寻找并发现了微米尺寸的二维材料,这也进一步激发了同学们对物理的热爱和对卓越的追求。
撰文:宋仁康 薛文闻
供图:颜冬月等
视频制作:颜冬月
审核:江涛 张锦龙