两次重大跨越，擦亮卫星的“眼睛”(两次重大转折)

陆卫（右一）和同事交流超分辨红外近场纳米热成像研究进展。 受访者供图

“我心里一直有一个声音，做基础研究就要在底层原理做出跟别人不一样的东西，这个愿望非常强烈。我也知道这么做很可能失败，但这已经成为我的职业习惯。”中国科学院上海技术物理研究所研究员陆卫深知，底层原理决定技术的“天花板”，只有发现新的原理，才可能产生颠覆性技术。

空间红外探测器是卫星的“眼睛”，陆卫带领团队实现两次重大跨越——洞悉“暗电流”之源，“看”得更清；突破灵敏度极限，辨得更明。

30多年来，怀揣“非常强烈”的科学追求，陆卫一直埋头赶路，“苦中亦有喜乐之趣”，只要一抬头，那无垠星空就是他的梦想所在。

“看”得更清辨得更明

“暗电流”是一道世界性难题。

20世纪四五十年代，随着第一代红外探测器的发明应用，科学家们很快发现，即使将探测器完全置于绝对黑暗中，仍然会测量到电流信号。这种“内部噪声”会干扰对微弱红外信号的探测。这个电流存在于黑暗中，故被称为“暗电流”。

在对『半导体』界面的光谱研究中，陆卫逐步建立了“电子局域化操控”理论，不再将电子简单地视为均匀的，而是聚焦于局域化电子的特定行为，并寻求主动“操控”它们。陆卫提出了被称为第四类跃迁的准束缚态跃迁模式，并指导团队验证了这一跃迁模式大幅抑制“暗电流”的优势。这一工作获得国家自然科学奖二等奖。

但这对于陆卫来说还是不“解渴”。有没有可能看清楚“暗电流”究竟是怎么随机运动的？当时全世界都没有这样的仪器。在强烈的“想看一看”驱动力下，陆卫带领团队研制起了观测设备。

一根头发丝直径大概70微米，陆卫团队研制的电子温度成像显微镜🔬可以观测到50纳米尺度，比头发丝直径的千分之一还要小。这时候有趣的现象出现了——『半导体』沟道的电子并不按照传统的焦耳定律耗散能量。

“只要看到不能解释的现象，就会心潮澎湃。这是上帝打开了一扇小窗，让你看了一眼，很多人是无缘看见的。”陆卫说。

又经过一年多对这一不寻常现象的探究，这一颠覆底层物理认识的创新成果发表于国际权威学术期刊《科学》，这也是以工程见长的上海技物所建所67年来发表在该期刊的第一篇论文。

对于空间遥感探测来说，看到物体的形状只是第一步，关键是要分辨物体的成分。

在长波红外波段，环境中存在大量的背景辐射☢️，这使得探测器的像素容易瞬间被背景辐射☢️光子塞满，无法装下目标信号。这是红外领域另一道根本性难题——“背景限制”。

为破解这一难题，陆卫借鉴“临界耦合模式”，提出了光电临界耦合模式。“临界耦合并不是我们提出来的，但将这一概念用到探测器上，使之具有颠覆性功能，是我们第一次实现。”陆卫说，这需要广泛的科学视野，对其他领域的工作“触类旁通”。

光电临界耦合模式的应用，使得团队研制出单片集成56光谱通道的新型红外焦平面器件。如今，该器件已应用于遥感三十七号卫星，用户评价其效果为“开创性突破”。

“跨域”搞研究

30多年如一日从事基础研究，苦吗？

陆卫告诉记者，在“巴斯德象限”中实践，苦中亦有喜乐之趣。因为做的是面向国家重大需求难题的基础研究，有获得新认知之喜，更有变革性解决需求之乐。

“巴斯德象限”是科学研究的一种分类模型，特指应用目标驱动的基础研究。微生物学家巴斯德正是此类研究的典范——既深化了对发酵机制的认知，又直接改良了酿酒工艺。

这正是陆卫一直以来的“孜孜以求”。

曾经有一段时间，物理学被认为黄金时代已经过去。但陆卫坚信，物理学的重要性不可替代，尤其在支撑国家战略技术方面。

在“巴斯德象限”实践中，陆卫十分重视“跨域”。在德国布伦瑞克工业大学深造时，他就跨域做了一个跟磁学相关的自旋链工作。此前，光谱研究出身的他对此几乎一无所知。陆卫没有畏难，实现了对诺贝尔物理学奖核心成果“霍尔丹猜想”的光谱学实验验证。

陆卫团队里，既有做传统光电器件的，也有探索光学前沿的。他总是鼓励不同方向的研究者要多交流，以探寻跨域的可能性。

对于跨域的AI技术，陆卫也早有关注。他提出构建红外材料大数据模型，带领团队开展下一代面向红外『芯片』的光谱与界面功能关系研究。

敞开两扇“门”

陆卫有一个多年的习惯，只要他在办公室，门就一直敞开着。陆卫学生、上海技物所在站博士后金融说，“这扇开着的门，让我们感到安心和踏实，如果有什么问题和想法，可以直接走进去。”

为何要把门一直敞开着？“敲门是要有胆量的，有些孩子鼓足勇气走到你门口，很可能想敲门手又缩回去了。学生思想很活跃，和他们交流相得益彰。”陆卫说。

敞开着的，不仅是物理意义上的门，科学研究的门也是如此。

翁钱春多年前刚做研究生时，陆卫一开始安排他做红外光谱方向，这是课题组的优势所在。但他出于个人兴趣，想做基于『半导体』量子结构的单光子探测器。“我没想到陆老师竟然同意了，毕竟这关系到组里科研布局。这对当时年轻的我来说，是很大的激励。”

“我现在63岁了，还不断看到一些无法理解的物理现象。这就得慢慢磨了，什么时候能磨出个道道，也不知道。”陆卫说，这也许就是科学研究的魅力所在，喜乐之趣所在。（记者 黄海华）