| 編者按 | 

集成光子學意味著在單個集成光子芯片上實現多個光學功能。在過去十年間，基于多種創新材料體系的各種納米制造技術取得了長足發展，從而促進了集成光子學的顯著進步。借此機會，Light: Science & Applications的姐妹刊Light: Advanced Manufacturing(簡稱LAM，官網 https://www.light-am.com，更多關于LAM的介紹參見本文末尾) 組織了一期關于集成光子學的專刊，以此來發掘集成光子學領域那些令人振奮的前沿進展和突破性關鍵技術，包括新材料體系，制造和表征技術的創新，新型器件架構，微型元件的創新設計原理、納米光子器件及潛在應用等。

據此，我們非常榮幸地邀請到本期專刊的客座主編賈寶華教授接受Light人物專訪。賈寶華教授是皇家墨爾本理工大學（RMIT）原子材料科學與技術中心的主任，也是澳大利亞研究委員會資助的未來高級研究員，主要研究光和納米材料的相互作用。她通過激光操控二維材料，設計和制造了特殊功能的納米結構和納米材料，以用于太陽能的高效轉化和存儲，空氣和水的凈化，光學與光譜成像，以及基于超快激光加工的高速全光通信和智能制造。賈寶華教授是美國光學學會（Optica）會士以及英國材料、礦業與礦物學會(IMO3)會士。自2019年起，擔任澳大利亞研究委員會專家。現在請跟隨Light科學編輯來到賈教授的學術世界。

賈寶華教授是澳大利亞研究委員會未來研究員和皇家墨爾本理工大學理學院原子材料科學與技術中心主任。在加入RMIT之前，賈教授是斯威本科技大學原子材料轉化中心的創始主任。她的研究重點是光與納米及埃米材料的相互作用。特別是她在二維材料激光操控方面的工作推動了功能性納米結構和納米材料的設計和制造，在有效利用和儲存來自陽光的清潔能源，凈化水和空氣以實現清潔環境，以及超快成像、光譜學和納米激光加工加在高速全光通信和智能制造方面均有廣泛的應用和深遠的影響。賈教授在高水平期刊和著名國際會議上撰寫了260多篇科學論文。她在國際會議上發表了超過60場主題演講/特邀報告，并服務于多個專業委員會和董事會。她是美國光學學會會士，國際材料，礦物和礦業學會會士。自2019年起，賈教授一直擔任澳大利亞研究委員會會評專家。研究生涯中，她獲得了多項殊榮，包括澳大利亞研究委員會未來研究員（Future Fellow）、DECRA和APD、總理科學獎決賽入圍者、Young Tall Poppy科學獎以及歐萊雅澳大利亞和新西蘭女性科學獎學金等。

采訪嘉賓：賈寶華（皇家墨爾本理工大學）

采訪人：郭巳秋

翻譯：郭巳秋、郭宸孜

原文信息：Guo, S. Light People: Professor Baohua Jia. Light Sci Appl 11, 259 (2022).

https://doi.org/10.1038/s41377-022-00948-9

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Q：首先，我們十分感謝您對Light和LAM的支持和認可。您是集成光子學和納米光子學領域的專家，并牽頭組織了LAM集成光子專刊，那么對于LAM這期集成光子專刊，您有哪些計劃和期待呢？

A：集成光子學是一個快速發展的領域。過去的十年間，在飛速發展的微納制造技術的推動下，集成光子學的基礎研究和技術應用都取得了驚人的突破。現在，集成光子學在信息通信、生物醫療、光纖傳感、計算成像、自動駕駛和計量學等方面發揮著越來越重要的作用。通過本期專刊，我們希望發掘那些令人振奮的重大進展。與此同時，我們希望通過專刊聚集該領域的杰出科學家，對現有挑戰提出關鍵的見解并探討未來發展之路。同時，我們希望能夠在先進制造的這一關鍵領域通力協作，促進該領域進一步發展并取得重大突破。

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Q：您在Light上發表的論文“Diffraction-limited imaging with monolayer 2D material-based ultrathin flat lenses”[1]，被主編選為Light 2020年第5期的封面文章，封面圖片非常精美。您能幫我們介紹一下這項研究成果的主要突破，以及當時封面的設計靈感嗎？

圖1：2020年第5期Light封面

A：首先，我要衷心感謝Light為我們提供了這樣一個傳播研究成果的絕佳平臺。“Diffraction-limited imaging with monolayer 2D material-based ultrathin flat lenses”這項工作是我們與澳大利亞蒙納士大學的鮑橋梁教授，新加坡國立大學的仇成偉教授和Kian Ping Loh教授合作完成的，我們在一種厚度僅為幾埃的單層過渡金屬二硫化物（TMDC）上用激光納米打印出了高性能的平面透鏡。這項工作的真正驅動力來源于集成光子學芯片小型化的迫切需求，芯片上的每個組件都需要非常小，以實現最快的速度、最大的帶寬和最小的功耗。最終，我們實現了單原子尺度的小型化集成。在這篇文章中，我們通過演示單層TMDC的成像功能，證明了激光納米打印原子精度材料的可行性，為超高精度的激光先進制造領域創造了新機遇。

我們制造的單層透鏡不僅可以實現三維衍射極限焦點，還可以用于實際的成像。在這篇文章中，我們就實現了標準目標的高分辨率成像，憑借這種超薄平面透鏡的功能，可以實現更多更廣泛的應用。蝴蝶是美的象征。封面圖片展示了通過鏡頭拍攝彩色蝴蝶，我們想要表達，這種單層平面透鏡有助于在小型化光學系統中展示美麗的微觀世界。

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Q：近年來，石墨烯等二維材料成為研究熱點。您是該領域的專家，也是領跑者，發表了一系列高水平文章。可以談一下您對該領域未來發展的看法嗎？

A：實際上，近十年來，石墨烯以及其他許多二維材料（也稱作原子材料）已經成為光電器件的絕佳選擇。與它們的體材料相比，二維材料具備許多體材料所不具備的物理化學性質，因此為解決許多難題提供了很多令人興奮的新機遇。我們希望與全世界的同行一道，為這一新興領域的發展做出貢獻。我們在RMIT建立了一個研究中心，致力于原子材料科學和技術的研究。大量研究表明，二維材料與現有器件的混合結構可以顯著提高器件性能。我們相信，不斷發展的微納制造技術可以在原子水平上設計二維材料，生產出更理想和更具設計性的超器件。最近，我們與仇成偉教授在Chemical Review上發表了一篇綜述“Engineering van der Waals Materials for Advanced Metaphotonics”[2]，闡述了我們在這方面的想法。

同時，原子材料是一個新興并蓬勃發展的領域，它需要化學、物理、材料和工程學等多個學科的共同協作。為了促進不同領域之間的自由交流，我一直在努力推動“開放實驗室”的概念，它不僅包括學術界，也包括工業界和政府。只有當行業有真正的驅動力，有政府的政策和資金來推動時，實驗室的科學突破才能產生真正的生產力，走進千家萬戶。 

圖2：開放實驗室開幕式由賈寶華教授（右）、Alan Lau教授（斯威本科技大學副校長）、Rober Mun博士（澳大利亞研究委員會執行董事）和Beth Webster教授（斯威本科技大學副校長）

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Q：賈教授，您是今年（2022年）全國光學與光學工程博士生學術聯賽的評委。您覺得今年的參賽者表現如何？有給您留下深刻印象的參賽者嗎？

A：非常榮幸可以連續兩年（2021年和2022年）作為Light主辦的光學與光學工程博士生學術聯賽的評委。我對參賽選手們最深的感受是，他們的研究工作真的太出色了，許多成果都達到了世界領先水平。報告的大部分工作不僅在基礎研究方面具有創新性，構思巧妙，更重要的是在實際應用中也取得了突破，很多工作已經具備了良好的應用性能，并解決了實際生產生活中的問題，這正是科學研究想要達到的目的。借此機會，我想再次對青年學者取得的成果表示衷心地祝賀，同時我也感謝這些青年學者，正是他們的努力為我們帶來了挑戰。

在當今社會，很多人都深刻地意識到科學技術，特別是高精度光學加工技術在生產生活中的重要性。作為光學領域的研究人員，我們正處在最好的時代。希望每位同學們都能保持對科研的一腔熱忱，再接再厲，挑戰自我，勇攀高峰，立志引領世界前沿。同時，我非常感謝Light提供的公平公正的競爭平臺，可以讓我們盡情享受這場學術盛宴，我也衷心地希望每一屆的學術聯賽都可以成為挖掘和培養優秀光學人才的搖籃。

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Q：您是中澳先進材料與制造協會主席、美國光學學會會士以及英國材料、礦業與礦物學會會士。您為什么如此熱衷于參加這樣的活動？您如何評價中國先進制造業的發展？

A：在業余時間，我非常熱衷于參加學術活動，希望可以為社會貢獻我的微薄之力。我始終堅信科學家是打破界限，創造更多機遇和可能性的人。然而，這些僅憑個人努力是無法完成的，我們必須依靠團隊的力量才能越走越遠。通過與來自不同背景的人溝通，可以產生解決問題的新想法。因此，我相信我有責任去幫助建立這樣的溝通網絡和平臺，以促進更多靈感的迸發，從而解決問題。 

中國先進制造業的發展滿足了社會快速增長的需求，這是諸多部門共同努力的結果。中國擁有巨大的市場，為技術發展提供了強大動力，技術進步需要多年的基礎研究積淀和堅持不懈的工程實踐。我認為光學和光學工程的繁榮是一個好跡象，說明這個專業正在受到年輕人的關注和選擇，只有加入更多的青年才俊，我們的先進制造業才會發展的更加迅速。

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Q：由于新冠疫情原因，我們的生活受到了極大的影響。許多科研項目被迫中斷或推遲，線上國際會議已經常態化。就您個人而言，您更喜歡線上會議還是線下會議？能否提一些建議幫助科研人員度過這個非常時期？

A：這要視情況而定。我認為對于參會而言，大多數人應該更喜歡線下會議，因為它可以面對面地深入交流，建立相互信任。但在新冠疫情期間，舉辦線下會議確實有很多限制。說實話，在疫情剛開始時，我不太習慣線上會議，但后來我發現，雖然線上會議不能實現真正的人際交往，但它可以有效傳播信息。例如，Light舉辦的光學與光學工程博士生學術聯賽，如果它是線下會議，那么只有參加活動的人才會了解這一賽事。但通過線上的方式，會有幾萬人在線觀看這次活動。所以我認為，如果想與他人實現人際交往，就需要實際見面。但為了快速有效地傳播信息，在線會議應該是一個不錯的選擇。

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Q：您在斯威本科技大學獲得了博士學位。在攻讀博士期間您收獲了什么？這對您之后的科研工作有什么影響？

A：我認為在讀博期間獲得的最寶貴的財富是批判性思維和解決問題的能力。在攻讀博士期間，需要解決之前從未解決過的問題，雖然會有線索和思路，但是離真正提出可行方案還有很長一段路。在摸著石頭過河的科研道路中，我們逐漸掌握了一些必備技能，包括分析問題，研究解決方法，制定可行性計劃，與相關人員溝通交流，建立理論模型和搭建實驗，還有資源管理，數據分析，起草、修改到發表論文的整個研究過程。在這個過程中，我們需要仔細分析問題并找到解決方案，這是鍛煉縝密思維的過程。如果你正在讀博或準備讀博，希望你要做好準備解決復雜問題，無論是否與你的研究課題相關，你都需用良好的心態和有效的方法去解決它。所以，博士期間我學習到的東西，對我的整個研究生涯都至關重要。

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Q：您在研究工作中遇到過哪些障礙或困難？您是如何克服這些困難的？

A：我的科研生活實際上非常愉快，雖然總是會有挑戰性的科學問題需要解決，但這恰恰是科研的美好之處。對我來說，困難不在于研究本身，而在于實際的溝通。作為一名科學家，我經常會說很多專業術語，讓外行人很難理解，這是一個大問題。因為我們需要讓納稅人知道，他們納稅所支持的科研工作具體在做什么，也需要讓他們知道科研工作是如何改變世界的。為了解決這個問題，我盡可能地嘗試與不同的人交流，比如出租車司機，清潔工，保安或行政人員。我還定期舉辦公開演講，訪問高中。為了讓我能更好地與普通人溝通，我還參加了媒體培訓課，并向經驗豐富的演講者學習。這些培訓和訓練給我提供了很大幫助。

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Q：在您的工作和生活中，您認為誰對您的影響最大？通過怎樣的方式影響您的？

A：我的高中老師改變了我對物理的態度。在高一時，我認為物理很難，而且大部分人通常也都認為女孩學物理很吃力。剛上高一時，我們的物理老師劉先生精心設計了一場考試，我們班只有一個人通過了考試，也正是這次考試改變了我對物理的態度。劉老師告訴我們：“你們都先入為主的認為物理很難，所以你們才不及格”。他指出沒有必要死記硬背公式，因為背下來并不意味著你真正理解了。他教會我們的是解決問題的態度和方法。他說：“只要你有信心，有激情去研究它解決它，一切都會迎刃而解。”幾個月后，他又給我們做了同樣的考試，我們大多數人都通過了！正是這位老師，他完全改變了我的想法，因此我對物理學也產生了濃厚的興趣。我喜歡發現問題解決問題，這也很符合我的性格。所以能否學好物理與性別無關，重要的是你是不是真的想要研究它。當我參加完高考步入大學時，我決定學習物理專業，因為我想成為一名像劉老師一樣優秀的物理老師，鼓勵更多人。

我的博士生導師顧敏教授也是我的好榜樣，帶給我很大影響，他思考問題的角度和方法經常使我受到啟發。他教會我很多成為一名優秀的科研人員必備的科學研究方法和管理團隊的策略。我認為我從他身上學到的最重要一點是奉獻精神——如果你相信某件事，你就不會質疑它，無論多難，你只想做好它。近年來，我更能深刻地理解這一點。成功者和失敗者之間的區別在于決心，堅持和奉獻。

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Q：您是如何平衡科研工作和家庭生活的呢？

A：我很幸運我的丈夫也是一名科研工作者（盡管研究領域不同）。他比較了解我的工作需求，所以他非常支持我。我經常需要出差去見同行，參加會議或者研討會，所以有時我會連續工作很長時間，他都會給予我很大的支持。母親這個身份使我的生活更完整。如何平衡好生活和工作是非常具有挑戰性的事情。我認為如果你真的對你的職業充滿熱情，你就會找到一些方法來平衡它。實際上，幾乎所有的事情都大同小異。生活中困難無處不在，但只要你積極應對并甘之如飴，困難一定會被克服。我一直嘗試和我的孩子談論我的工作，讓他們了解我一直在做什么。我還訪問了我孩子的學校，進行科普宣傳，這讓我的孩子感到非常自豪。在大學的開放日，我還邀請我的家人參觀我的實驗室，向他們展示我的項目。這些活動幫助他們熟悉我的工作，讓家人們覺得他們是我職業生涯的一部分。值得一提的是，我擁有一個很棒的團隊來支撐我的工作，他們都非常出色，讓我有足夠的時間來平衡工作和生活。

圖3：賈寶華教授的團隊

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Q：您對青年科學家有什么建議？

A：首先，最重要的就是積極的態度。擁有積極的態度可以使他們達成很多目標，而不會分心導致難以找到問題解決問題的方法。讓我非常高興的是，在畢業典禮上，我的學生們告訴我，是我讓他們面對問題時擁有更積極的態度。 

第二個關鍵點是激情。一個人需要對他正在做的事情充滿激情。如果一個人只是因為別無選擇而從事現在的工作，那他很難獲得成功。因此，在我面試博士生時，我總是會問，“你為什么想讀博？”如果他們告訴我，他們真的對某個問題特別感興趣，或者他們想做一些世界上沒有人做過的事情，我會很樂意地接受他們，否則，我會要求他們認真地想一下讀博的初衷。

第三個關鍵點是承諾，這對于成功的職業生涯非常重要。在科研領域，研究人員早期總是會經歷一段痛苦的掙扎，因為他們有時看不到燈塔。他們很難申請到基金、資助或者發表論文，在激烈的競爭中，他們甚至會想出去找一份薪水更高的工作！但如果你真的對你的研究工作充滿激情，遵守對自己的承諾并持之以恒，你就會成功。

我想向青年科學家強調的第四點是與國際國內社會以及研究人員接觸的重要性。當然，你必須專注于你的研究并把它做好，與此同時與外界的接觸和人際關系也十分重要。當你真正申請資助時，他們一定會查看你的過往記錄，他們也會調查這個人是否有影響力以及被領域認可。這個過程雖然不是自我推銷，但是需要非常有效的溝通，你需要告訴別人你在做什么，你對什么非常感興趣。 

最后，也是很重要的一點，申請獎項時要有信心。我收獲了不少獎項，但這并不是因為我更出色，而是因為我申請了！如果你不申請，你就一定不會中！所以要勇敢。通常有很多人有資格獲得這個獎項，但他們可能認為自己不夠資格，甚至根本沒有嘗試。但如果申請被拒絕了，要找出為什么被拒，這樣下次申請就有經驗了。

圖4：賈寶華教授獲得澳大利亞政策與科學研究所頒發的Young Tall Poppy科學獎

References：

1. Lin, H., Xu, ZQ., Cao, G. et al. Diffraction-limited imaging with monolayer 2D material-based ultrathin flat lenses. Light Sci Appl 9, 137 (2020). 

https://doi.org/10.1038/s41377-020-00374-9

2. H. Lin, Z. Zhang, H. Zhang, K. Lin, X. Wen, Y. Liang, Y. Fu, A. K. T. Lau, T. Ma, C.-W. Qiu, B. Jia, “Engineering van der Waals Materials for Advanced Metaphotonics,” Chemical Reviews, (2022). 

https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.2c00048

| LAM期刊 |

Light: Advanced Manufacturing是Nature旗下領軍期刊Light: Science & Applications的衍生姊妹刊，由 Light編輯部原班人馬打造的一本鉆石開放獲取（作者讀者雙向免費）的工程制造類新刊，現已入選中國科技期刊卓越行動計劃高起點新刊，被DOAJ收錄。LAM旨在出版先進制造領域的前沿成果，致力于服務科研與產業工作者。

| Light科學編輯 | 

郭巳秋，工學博士，就職于中科院長春光機所Light學術出版中心，現任 Light: Science & Applications(Light) 的姊妹刊 Light: Advanced Manufacturing(LAM) 編輯部主任、Light科學編輯。參與LAM期刊創刊，主持制定編寫LAM稿件處理流程、審稿流程、編輯加工規則及流程、期刊文字版式設計、期刊印刷裝訂規則等；并在卓越計劃領軍期刊等數項國家、省部級項目中擔任主創成員；曾參與多項科研項目，發表多篇學術文章。

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