辦公桌上一臺大屏幕的臺式機,可調節升降臺上放著筆記本電腦,桌面上整齊擺放著教材和科研相關的書籍。五四青年節前夕,清華大學物理系教授周樹云(見圖。資料照片)仍在伏案工作,“每天早上七點半到辦公室開始工作,這是我的常態。”

五四運動100周年之際,周樹云榮獲中國青年五四獎章。這位深耕于凝聚態物理領域、在新奇電子結構研究方面作出重要貢獻的青年女科學家深感光榮,她說:“科研就像在秘境中探險,過程漫長而艱辛。我要繼續用積極的心態面對途中遇到的挑戰和挫折,享受探索未知領域的樂趣。”

1998年進入清華大學物理系學習,本科畢業時對凝聚態物理研究產生興趣;2002年,到美國加州大學伯克利分校,攻讀博士學位——這是周樹云的“學霸”之路。

在美期間,周樹云主攻角分辨光電子能譜實驗技術,這項技術可以直接測量材料中決定其物理性質的根源——能帶結構。“某種意義上說,這是破解固體材料‘基因’密碼的利器。”周樹云說。當時,新興二維材料在國際上嶄露頭角,有關這些材料的基礎研究影響著一個國家的科技水平和創新能力。周樹云毫不猶豫地將二維材料的電子能譜研究作為研究方向。

2012年,留美10年的周樹云回到清華大學物理系,成為一名青年教師。談及歸國理由,她說:“在自己的祖國做出科研成果所得到的滿足感,是在任何其它地方都無法比擬的!”

重回清華,周樹云建立研究組,帶領學生搭建儀器、做實驗,對新型二維材料和異質結構的電子能譜展開研究。她搭建了一套先進的儀器設備,能把角分辨光電子能譜進一步拓展到新的維度,使其在十萬億分之一秒的時間尺度上捕捉到材料的能帶結構隨時間演變的信息。

石墨烯是目前已知最薄最輕最強的材料,周樹云正是國際上最早利用角分辨光電子能譜技術研究石墨烯的學者之一。她一方面尋找有潛力“超越石墨烯”的新型材料,一方面將熟悉的材料組合出全新的特性。“石墨烯/氮化硼異質結”就是這樣的組合:層狀的氮化硼與石墨烯雖然原子排列十分相似,不過由于原子對稱性不同,兩種材料的性質差異很大——石墨烯具有“半金屬”性質,而氮化硼則是不導電的絕緣體。將這兩種材料結合,形成異質結后,其中的石墨烯出現了原本不具備的半導體性質。周樹云的團隊首次觀測并證實了這種異質結中的能帶結構,解決了該材料體系中有關能帶調控的關鍵科學問題。

在周樹云看來,在物理學領域開展前沿性研究,幸福感與挑戰性是一體的兩面,“就像把積木搭成各種形狀一樣,把不同材料進行‘拼接’后,它們之間的相互作用會產生原來單個材料所沒有的、更奇妙的特性,有些甚至會超出我們的想象!”

2017年,周樹云因在新型二維材料及異質結的新奇電子結構研究方面的貢獻,獲得“中國青年女科學家獎”。周樹云認為,這個獎項對女性科研人員的激勵作用是不可估量的:“讓一些女性研究人員進入公眾視野,對于提升學生的信心和推動女性在科學領域的發展具有十分積極的作用。”

如今,周樹云不僅帶領一支擁有10個博士生的科研團隊,同時也為本科生開設基礎課程。科研任務和培養人才“雙肩挑”,周樹云覺得二者是相得益彰的:“從學者到教師,更是一種傳承。”在教書育人方面,周樹云的目標是培養自強不息、追求卓越,兼具國際視野和家國情懷的學生。

“物理學是我摯愛一生的事業和選擇。”周樹云說,“無論遇到怎樣的困難,我都不會放棄。”