科学网—金陵之光：南京大学祝世宁教授
精选
已有 218 次阅读
2026-8-18 13:18
| 个人分类: 科学家研究 | 系统分类: 人物纪事
金陵之光：南京大学祝世宁教授
叶明
几天前，我的一位中学学长、也是老邻居，在微信上问我：“你认识祝世宁？他以前住在你家对面的二层老房子”。其实，我关注祝世宁从闵乃本组建科研团队就开始了，大概三十六年前。80年代末、90年代初，做基础研究实在艰难，闵乃本的学生因经济困难离开了科研岗位。一位民营企业家慷慨解囊资助60多万元，给研究生发生活补贴，这一件事给我留下了深刻的印象。
好奇的探索者
祝世宁少年时代一直住在南京市华侨路平家巷8号大院里。整个大院是省级机关几家单位联合的宿舍，主要由省人民银行、省电力局、省轻工厅等单外，还有几座独立的洋房小楼，住户有省人银行行长、省邮电管理局局长、省轻工厅厅长等。祝世宁家是省人民银行的宿舍，是民国建筑的老房子；我们家住的是省轻工厅60年代新建的宿舍三层小楼，文革后划给了省财政厅，我们家是1970年搬进去的。90年代，我们前后三座楼由省人事厅一并拆除，重建了两座7层楼，一座归原三座楼（两座三层楼2*9户、一座二层楼24户）的住户，另一座归省人事厅的家属宿舍。
祝世宁的对科学兴趣萌发在小学三年级，班级角落书架上有一本少儿科学幻想读物《科学家谈21世纪》。这本小册子是1959年，包括李四光、华罗庚、茅以升、高士其等在内的26位科学家和工程师，欣然执笔为少年儿童讲述了他们心目中的21世纪，写满了作者对21世纪美好生活的憧憬和预言。这26篇文章由少年儿童出版社结集出版，并由中国科学院 郭沫若院长 撰写了序言。 《科学家谈21世纪》如同一把钥匙，打开了祝世宁 读 对未来科技的憧憬之门，书中关于宇宙探索、能源革新的奇妙构想，在他心中悄悄萌发了“ 追光梦” ， 掌握更多知识、学好本领，为21世纪的美好生活做贡献。 这是祝世宁科学梦想萌芽时期，最真实的心灵写照。
上了南京十中（现金陵中学）以后， 在我家与他家之间的空地上，基本是 大院里的人夏天露天乘凉，傍晚洒水，有躺椅，有板床，有聊天，有整晚露营。 祝世宁却仰头看星星 ，对大自然一直保持着一种敬畏。祝世宁 不满足于肉眼观察，那时 天文望远镜在市场上很难买到，也买不起。祝世宁就根据科普杂志的介绍，决定自己动手 自制了一台天文望远镜。 他请眼镜店的师傅帮忙磨制了一块长焦距的凸透镜， 再找到合适的目镜，加上自己制作的筒子、架子等，一架简易的望远镜就诞生了。 在这台望远镜里，他看到天上的银河不是一条河，而是由很多星星组成；看到金星和月亮一样，也有盈亏；看到了木星有4颗卫星，即后来大家熟知的伽利略卫星。 月亮的环形山、土星的光环、木星的卫星都能清晰地看到，周围好奇的同学也轮流看，祝世宁给他们做一些介绍，心里很有一番小小的成就感，还给当时的科普杂志投过稿。
仰望星空的同时，祝世宁也不忘动手实践。他和南京十中的同学一起成立了无线电课余活动小组，到离平家巷8号大院约100米“世界大剧院”附近的摊贩市场（一个以卖五金杂件、水暖器材以及新旧无线电元件器材为主的旧货市场），购买无线电配件，从最简单的2管晶体管收音机装起，做了拆，拆了做，一直做到8管晶体管收音机，收听清晰、音色响亮，足以与当时市场上的高档商品相媲美。 在零件的拆装与调试中探索电子世界的奥秘，科学于他而言，仿佛有着难以言说的魔力，
金中130年校庆时，祝世宁院士回到母校，在他的院士画像前留影。
2018 年10月，在金陵中学130周年庆祖大会上，祝世宁校友发言，深情回忆他中学的课堂上与东课楼的实验室里，严谨的逻辑推理与奇妙的自然现象，让他愈发痴迷于探索事物本质。这是我第一见到祝世宁，他是南京十中68届高中毕业， 文革前高一学生，我是1974届毕业生。
艰难的求学着
祝世宁的伯伯对他的引导与影响很大。 1968 年，高中毕业的祝世宁到苏北泗洪县农村插队，行李里装着从大学教书的伯伯那里借来的《生物化学讲义》《遗传学》。劳动之余， 每天晚上祝世宁也会在昏暗的油灯下，读上一段书，做点笔记，开始了漫长与极难的自学科学的历程。
度过苏北农村插队劳动的2年，苏北 沭阳县马厂柴油机厂与淮阴 清江拖拉机厂 翻砂工等工种 的7年，祝世宁迎来了上大学深造的机会。 1977 年的“冬季高考”时，祝世宁感觉考得不错，本来想选择的专业是天文，但他的伯伯说，天文需要数学好，当时祝已经28岁了，年纪偏大，不适合学天文了，于是祝世宁第一志愿填报了四大工学院之首的南京工学院（现东南大学）。但是，祝世宁没有被录取。考分比较高的未被本科录取的考生，统一调剂到本地有缺额的师范专科院校。1977年各地急缺中小学教师，全省各地师范专科大规模扩招，祝世宁当时已经在清江拖拉机厂工作，属于淮阴地区生源，调剂优先安排淮阴地区唯一的专科院校。所以，1978年春，凭借扎实的自学功底、清晰的知识体系和不懈的努力，祝世宁被录取南京师范学院淮阴分院物理系，三年制专科，1981年毕业。该校是淮阴师范专科学校（即原淮阴师专），1997年合并为淮阴师范学院。
祝世宁接到通知书的那一刻，感慨万千，深知这是多年在苏北农村与工厂坚持与坚守换来的成果，也更加珍惜这来之不易的学习机会。 “ 尽管学校条件不尽如人意，但给了我一个系统学习的机会，我夜以继日，想把失去的时间补回来。” 正是在淮阴师专三年系统物理基础学习，为他后来考取南京大学硕士、博士，跟随闵乃本深耕晶体物理、成为一个“追光人”打下关键根基。
1981 年，淮阴师范学院毕业后留校任教。 在教学岗位上，他认真负责，不仅向学生传授专业知识，还分享自己的学习经历和人生感悟，鼓励学生勇于探索、追求梦想。但他并未满足于现状，深知“学然后知不足”，渴望在学术领域有更深的造诣。 1984 年，他因消化道大出血在医院动了手术。身体恢复期间，他萌生了读研究生的想法。1985年，祝世宁考取了南京大学物理系的硕士研究生， 研究方向为高温超导，课题内容是铁电晶体非公度相，利用晶体旋光效应开展实验表征。 进入南京大学后，祝世宁如鱼得水，在浓厚的学术氛围中不断成长。迈出了学术深造的重要一步，也为日后的科研生涯奠定了坚实基础。 1988 年获得南京大学物理学硕士学位。
在祝世宁插队以后一直到考上大学，基本在苏北，我是1970年才搬进平家巷8号大院，上中学、插队、进研究所、读大学、读研究生，基本在南京，1984年我父亲 又拿到一套住房，我 基本住在天津新村，我们无缘在平家巷8号大院里相遇。
执着的攀登者
1990 年，凭借出色的科研实验能力，祝世宁被选进闵乃本领导的研究组，正式投入 介电体超晶格材料的设计与制备工作 ，从此踏入凝聚态物理与非线性光学的核心研究领域，同时 开展博士课题研究。
在博士阶段（1990-1996年），祝世宁主要从事介电体超晶格材料的研究： 铁电畴工程---发现铌酸锂型铁电体电畴反转动力学规律，发展图案极化技术； 介电体超晶体制备----研制出不同功能的介电体超晶格材料；准相位匹配技术---发展非共线准相位匹配技术，应用于光的非线性弹性散射、增强拉曼散射等；最突出的标志性成果---参与研制出世界上第一块能同时发出双色激光的准周期介电体超晶格。 这项成果打破了传统材料的性能局限，为多波长激光器的发展奠定了重要基础。同年 ，以微结构功能晶体为主题的第一届中美物理学双边会议在南京大学召开，祝世宁在会上介绍了实验结果，受到与会专家的好评。这项工作不久发表在《科学》上 ，引发国际学界轰动。该成果入选科技部1998年度中国基础研究十大新闻，标志着我国在介电体超晶格领域跻身世界先进行列。 在此基础上，又经过几年的努力，他们研制出世界上第一台光学超晶格全固态红、绿、蓝三基色激光器样机，同时获得国家发明专利。
1996 年，祝世宁 （导师闵乃本） 的博士论文 《周期、准周期LiTaO ₃ 超晶格设计制备及激光变频效应的研究》, 获得南京大学理学博士学位；1999年获得了 全国首届优秀博士论文(国务院学位办、教育部)。
与此同时，祝世宁获得一系列成绩与荣誉： “ 求是”杰出青年学者奖(香港求是科技基金会, 1998年);1998年度我国基础研究十大成果(一维人工准晶的研究，科技部, 1998年，主要完成人之一); 1999年度中国基础研究十大新闻(离子型声子晶体，科技部，主要成员之一); 1999年度中国高等学校十大科技进展(离子型声子晶体，教育部, 1999年，主要成员之一);江苏省高校科技先进个人(江苏省教委，1999年);国家863计划十五周年先进个人(重要贡献)(科技部，总装备部, 2001年); 2001年度中国高等学校十大科技进展(光学超晶格及全固态激光器，教育部，主要完成人之一)。
最重要的是， 祝世宁是主要参与者，南京大学闵乃本团队完成的《介电体超晶格材料的设计、制备、性能和应用》获得了2006年度国家自然科学一等奖（编号 Z-108-1-01）。该项目是南京大学闵乃本、祝世宁、朱永元、陆延青等团队历时近19年持续攻关的代表性科研成果。 这是我国基础研究领域的最高荣誉，彰显了我国在该领域的国际领先地位。
闵乃本在做实验
1984 年，49岁的闵乃本开始着手组建团队。在他看来，一个学术群体的发展，不是随意招一批有潜质的人、添一批设备就可以成就的事情，而是一个包括学科知识、实验技能、研究成果等不断积淀的过程。所以，他从77、78级学生中选拔一批优秀的年轻人做自己的研究生。朱永元、祝世宁、陆亚林、陆延青等也因此相继进入闵乃本的课题组，成为他的博士生。
闵乃本是方向定义者（1986概念）和团队组织者，贯穿始终；,朱永元在建立基础理论方面做了主要贡献，祝世宁在主要效应的验证和器件发展方面作了重要贡献，陆亚林、陆延青承担了后期器件化与拓展。陈延峰、王振林、王慧田、何京良及众多研究生均为实质贡献者，只是未列入证书名单。
《介电体超晶格材料的设计、制备、性能和应用》 大致可分为以下几个阶段：
理论探索---20世纪70年代-80年代初，团队将目光聚焦于功能晶体和非线性光学晶体（如铌酸锂晶体），在晶体生长过程中发现了微米量级的“铁电畴”微结构。团队敏锐地意识到，这些微结构（畴）可以用来调控光波相位，验证诺贝尔奖得主Bloembergen的“准相位匹配（QPM）”理论。通过摸索晶体生长条件，团队成功制备出周期畴结构晶体，并实验验证了准相位匹配原理，实现了红外激光到绿光的高效倍频，于1982年获得国家自然科学奖二等奖。
理论突破-----20世纪80年代中-90年代初，受半导体超晶格和准晶（Quasicrystal）的启发，团队提出了“介电体超晶格”的概念，并建立了“多重准位相匹配理论”，预言准周期超晶格可实现多波长激光转换。团队将数学上的斐波那契（Fibonacci）序列引入超晶格设计，预言准周期结构可实现多波长倍频。尽管初期理论在学术界反响有限，但为后续的实验验证奠定了理论基础。
实验验证-----20世纪90年代，团队创新性地将半导体平面工艺（光刻掩模加高电压极化）与室温图案极化技术相结合，成功研发出精确制备准周期介电体超晶格的新技术，解决了微结构图形在晶体内部精确表达和批量化制备的难题。团队成功制备出准周期介电体超晶格，首次在实验上实现了多波长激光倍频与直接高效激光三倍频，验证了多重准位相匹配理论，相关成果于1996年发表在《Science》上，并入选当年中国基础研究十大成果。
成果转化----21世纪初至今，团队将介电体超晶格与全固态激光技术、量子光学相结合，研制出光学超晶格多波长激光器、中红外激光器等高性能器件，并应用于激光显示、医疗、环境监测及量子信息（如光量子芯片）等领域。
经过近20年的积累，团队在介电体超晶格材料的设计、制备、性能和应用上取得了系列原创性突破，使介电体超晶格从冷门领域发展为国际热门。在追“光”的路上，祝世宁把自己隐匿在南京大学物理学院的光环下，言必称“我们的团队”。 看见别人的光芒时，眼里没有嫉妒，只有欣赏。
新征程的开拓者
2007 年，凭借在功能材料领域的卓越贡献，祝世宁当选中国科学院院士，获得了科研工作者的最高荣誉之一。祝世宁是继田刚之后， 金陵中学校友中、77级大学生的第二位中国科学院院士。
当选院士后，祝世宁并未停下探索的脚步。 祝世宁一方面在原有领域 继续深耕，带领团队发展了非共线准相位匹配技术，将其成功应用于光的非线性弹性散射、纠缠光研究等多个方向，进一步拓展了介电体超晶格材料的应用场景。
2022 年9月，《自然》发表了祝世宁团队的重大突破——发明“非互易飞秒激光极化铁电畴”技术。该技术将飞秒脉冲激光聚焦于铌酸锂晶体内部，通过控制激光移动方向形成有效电场，实现了三维结构的直写和擦除。这项技术首次将铌酸锂三维结构加工精度从1微米量级缩小到30纳米，相当于头发丝直径的五百分之一，突破了传统光衍射极限。
另一方面，祝世宁将研究目光投向更具战略意义的光子芯片领域，开启了新的科研征程。随着科技发展，光子芯片成为信息领域的核心技术之一，其性能直接影响5G/6G通讯、光计算、人工智能等新兴产业的发展。铌酸锂是光子芯片的理想材料，具有优异的光学性能和物理稳定性，但它的三维微纳加工一直是世界性难题。传统加工技术的精度仅能达到微米级，难以满足下一代光电器件的高密度、高集成需求。祝世宁团队迎难而上，将多年积累的超晶格研究经验与光子芯片技术相结合，立志攻克这一技术瓶颈。
2019 年11月，祝世宁在介电超晶格实验室指导学生光子芯片实验
为了找到突破方向，团队先后尝试了光刻、蚀刻等多种传统加工方法，均未取得理想效果。但祝世宁始终保持乐观，鼓励团队成员跳出思维定势，从材料本身的物理特性入手寻找解决方案。经过多年攻关，他们终于发现了铌酸锂晶体的铁电畴调控规律，找到了技术突破口。
2024 年6月，祝世宁凭借“铌酸锂光子芯片”项目斩获陈嘉庚技术科学奖，这一荣誉是对他在该领域突出贡献的高度认可。
年逾古稀的祝世宁，依然带领团队在薄膜铌酸锂非线性光子芯片领域深耕细作，成功实现了波导横模的高效非线性频率转换。多项成果实现产业化应用，真正做到了“把研究成果写在祖国大地上”，用技术创新助力国家产业升级。
2018 年，祝世宁团队在南京江北新区创建南智先进光电集成技术研究院，在南京大学及省市两级科技管理部门和江北新区的支持下，引进孵化全球顶尖创业团队、产业化项目，促进高端产业聚集。目前已有中红外超晶格激光器、自由空间无人机高速网络、超构材料平面透镜等优秀技术研究成果在南智光电进行转化。同时，南智光电也对南大的基础研究进行支撑，一批优秀的研究生常年在南智光电创新创业，产生多项高质量基础研究成果，有效促进了南大的学科建设和人才培养。2019年，我承担南京市委政策研究室的“新型研发机构的评估”，专门到南智先进光电集成技术研究院调研，看到一个将基础研究成果成功推向市场化、产业化的案例。
近期，他的团队在南智光电成功实践的基础上，又提出了创建“南京光电技术创新中心”的新目标，为实现下一代光电信息技术从核心材料、器件到系统的全产业链自主可控提供高水平研发平台，以实际行动助力实现高水平科技自立自强。在祝世宁眼中，“以介电体超晶格为代表的微结构材料就是座亟待开发的科学宝藏，吸引了越来越多的探宝者的目光”。更重要的是，他们研发出的介电体超晶格高性能器件解决了高技术发展的实际需求。
作为金陵中学（南京十中）、金陵大学（南京大学）校友的杰出代表，通过研究光学超晶格---它能够产生波长不同的激光，同时放射出自己科学人生的光芒。
转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自叶明科学网博客。 链接地址： https://blog.sciencenet.cn/blog-3426423-1548445.html
上一篇： 一个真正用AI”改变了世界"的人 欢迎参加科学网十佳博文评选活动！ 主办单位： 
支持单位： 