——记优秀青年科学基金获得者谷建强教授

　　
本刊记者  倪海波

　　
　　在天津大学太赫兹研究中心的实验室里，谷建强正一个人调试着一面超材料透镜，尝试着把光引到需要的地方，他在验证不久前设计的微结构是否能实现预期的功能。环顾四周，不同类型的光学元件和形状各异的设备零零散散填满了整个实验室。外人眼中这些散乱新奇的金属和玻璃，在谷建强眼里却是如数家珍，泾渭分明。这些宝贝疙瘩组成了一套套性能各异的太赫兹系统，据谷建强称，这些系统因为都是由研究中心自己搭建的，属于太赫兹系统中的定制机，功能十分强大，在国际上也属于一流水平。
　　谷建强笑称自己是个矛盾体，话匣子一打开，他还算健谈，但一旦脑子走进了工作，所有的精神也像回到了静默之中，总之，他是能耐得住寂寞的那类人。记忆最深刻的是，读博士公派去美国时，他有一个样品连续做了一个月，基本上是实验室和卧室两点一线，陪伴他的只有风机嗡嗡的噪声和实验室几盏昏黄的灯。他说：“喜欢热闹的人干不了这个。”
　　
师恩难忘，幸运结缘太赫兹
　　翻开日历算算，从2004年开始接触太赫兹起至今，谷建强已经在这个圈子里摸爬滚打十多年了，他很庆幸自己当初选择了这个方兴未艾的行业。然而与现在的火热情况相映照的是，上世纪80年代中期之前，太赫兹研究近乎空白的状态。相对于红外和微波技术发展的成熟度，夹于其间的太赫兹波段一直未被足够重视。但是金子总会发光，随着一系列相关技术的突破，人们逐渐发现，太赫兹波拥有与生俱来的穿透好、谱丰富、能量小的特性，未来会给通信、雷达、天文学、医学成像、无损检测，安全检查等领域带来深远的变革性影响。一时之间，全世界掀起了广泛关注太赫兹的热潮。
　　2004年，美国首先将太赫兹科技评为“改变未来世界的十大技术”之一。随后的2005年，日本更是将太赫兹技术列为“国家支柱十大重点战略目标”之首，计划举全国之力发展太赫兹。我国也不甘落后，2005年“香山科技会议”的召开，开启了太赫兹在我国发展的新纪元。会上，在太赫兹领域有影响的院士、专家们热烈讨论了我国太赫兹事业的发展方向，并及时制定出我国太赫兹技术的发展规划。自此，国家加大了投资力度，基金委、科技部、教育部都对它青眼有加。随之而来，大学、研究机构也纷纷投入到太赫兹的发展热浪中，包括天津大学在内的许多高校和各部委下属的研究所都相继开展起各有特色的太赫兹研究。
　　提起与太赫兹的结缘，谷建强连称幸运，对他的两位导师邢岐荣老师和张伟力老师的感激之情溢于言表。谷建强2000年高分考入天津大学电子科学与技术专业时，“太赫兹”对于他来说是完全陌生的术语。直至2004年决定读硕士时，新兴事物太赫兹第一次进入他的视野，他有意愿研究它，但又把握不准。正当他犹豫不决时，他的恩师邢岐荣老师给他吃了颗定心丸。邢岐荣教授是我国最早研究太赫兹的先驱人物之一，早在2004年就在天津大学建立起基于ZnTe的太赫兹时域光谱平台并以之开展了相关研究，当时在国内可谓凤毛麟角。跟邢老师多次推心置腹地交谈，令谷建强对太赫兹有了比较深入的了解，他决定师从邢老师投身到太赫兹的研究中去。更让谷建强深为感动的是，在谷建强读博初期，邢老师不顾实验人力上的巨大压力，极力推荐他出国深造，并把谷建强介绍给了当时在美国从事超材料研究的导师张伟力教授。谷建强说：“没有邢老师，我可能不会走上太赫兹这条路。邢老师严谨求实的学者品格和甘做伯乐的师者风范是我一辈子学习的榜样。”
　　张伟力教授是谷建强学术成长历程中的另一个贵人。2008年，在国家资助下，谷建强来到了美国俄克拉荷马州立大学的超快太赫兹光子学实验室，跟随张伟力教授开始了他的博士生研究。正是从这时起，谷建强开始了超材料的相关研究。现在回想起来，谷建强非常感恩国家的资助和张老师的培养，把他直接带到了科研的最前沿，而张老师精益求精的态度、细致入微的关怀和谦谦君子的风度，更是如春风化雨般地影响了他后来的人生规划。回国前，谷建强明白即将面临人生的一次重大选择，摆在面前的是工作、博士后与留校三条完全不同的道路。凭着对科研的喜爱，更重要的是对即将回国的张老师有信心且心存感激，谷建强选择了留校，全身心地参与到天津大学太赫兹研究中心的建设中。
　　
青椒之路，一路蜕变
　　2010年，谷建强正式留校成为一名讲师，在亲戚朋友看来，年纪轻轻就当大学老师让人羡慕，但谷建强却说入职初期那才叫“驴粪球，表面光”。讲师的工资在同龄人中只能算中下，而那时他刚成家，各方面开销比较大，日子过得很拮据。不过这些谷建强倒有心理准备，没料到的是大学教师的日常和想的太不一样。原先的科研、食堂、宿舍三点一线变成了建实验室、科研、教课、写基金、带学生这种角色转换曾让他很难适应。那段时间，谷建强总感觉事情太多，顾此失彼，白头发多了不少。
　　他说，那段时间很烦的时候就写写日记来排解，在日记中他总问自己为什么那么力不从心。后来慢慢适应了教师这个角色，认识到科研学术、教书育人、社会服务、文化传承都是一个合格的大学老师必须要做的，他也就释然了。他说：“后来再感到力不从心时，心态上就有免疫力了，慢慢来么，只要功夫深，所有问题终会迎刃而解。”
　　现在谷建强早已完成了角色的转变：成为了长聘教授、硕导和博导，自己的课程被选为全英文课，带出了自己的学术团队和学术方向，学术成果得到了同行的高度认可，获得了若干项国家自然科学基金、“973”项目和重大科学仪器设备开发专项的支持，实验室也早已建设完成。2016年对谷建强更具有重要意义，这一年他荣耀地成为了一名优青。谷建强感慨要感谢很多人的帮助，领导、同事、家人、学生都给了自己非常大的支持，但有一个人更不能落下，就是他自己，这几年的兢兢业业和只争朝夕，那些陪伴他的午夜寂静和黎明朝阳，没有被辜负。
　　
学术研究成果影响深远
　　以前与学生走在一起，还像一个学生的谷建强，现在一眼就能被人认出是老师。年龄和阅历的增长，使他添了几许沧桑，但沧桑的背后，却是一份漂亮的科研成绩单。谷建强主攻两个研究方向，一个是太赫兹超材料；一个是太赫兹时域光谱技术。
　　第一个方向总结成一句话就是用超材料来控制太赫兹波，但是超材料这个概念却与一般的材料大相径庭，它是一种用亚波长结构来比拟分子、原子，然后将成千上万个微结构组合起来而形成的一种人造材料。通过改变结构几何参数，人们可以高自由度地操纵超材料对入射电磁波的响应，比如控制传播速度。2012年，谷建强对等离激元诱导透明（PIT）超材料开展了一系列的研究，不仅发现了PIT超材料中明、暗模式的新耦合方式，而且在国际上首次实现了对太赫兹群速度的光调控。不光速度，超材料还可以用来控制太赫兹的传播方向，谷建强和他的学生在2012年成功地制备出首个大尺度隐身超材料，在隐身材料中，太赫兹波的传播方向被完全控制，因此能实现隐身，“通俗地说，就是为哈利波特造了一款太赫兹版的隐身衣”，谷建强这样解释道。
　　这些年利用超材料，谷建强还设计并验证了多款太赫兹波段的滤波器、调制器、负折射率材料和透镜等等器件，为太赫兹器件家族增添了不少储备，也推动了太赫兹超材料的向前发展。这些研究成果发表在以Nature Communications、Advanced Materials为代表的70余篇顶级期刊上，SCI引用1400余次，有两篇论文成为ESI高被引用论文，SCI给出的H因子为23，学术影响力可见一斑。这些研究成果也在学术界和社会上引起热烈的反响，其中不乏外国媒体的关注。美国材料研究协会的官方媒体materials360 online以及学术媒体Technology.org和Phys.org等多家国外媒体都曾对谷建强的研究成果进行过大篇幅的宣传报道。
　　出色的科研表现为他赢得了一项项荣誉，除了入选国家优青外，2012年谷建强被评为北洋青年骨干教师，2014年获得中国仪器仪表协会颁发的金国藩青年学子奖学金，2016年又成为了天津大学的北洋青年学者。
　　如果说超材料是让谷建强丰收的方向，那太赫兹时域光谱技术（THz-TDS）就是播种。没有高性能的系统，就没有漂亮的太赫兹超材料表征。这些年谷建强没有为文章发表、基金申请等考核指标所囿，仍然投入了大量的精力，研发出了国内首套太赫兹时域雷达，全光纤太赫兹时域光谱系统和超宽带太赫兹时域光谱系统。这些系统不仅是超材料表征的必备手段，而且有力地支撑了中心所承担的国家重大科学仪器设备开发专项的顺利开展。谷建强说，虽然这些系统本身很难出文章，但他还是觉得要坚持把时域光谱技术做下去，这不仅关系到未来超材料的研究能否持续走在最前端，而且也是他作为一名大学教师服务社会的一种主要的方式。
　　回首这十几年的历程，谷建强认为一切成果都源于自己的执着。他发现做学问留下来的都是最执着的人，并不是特聪明的。靡不有初，鲜克有终，科学是不断试错的过程，中间有的人离开了，坚持到最后的才是好样的。
　　
超强团队助力前行
　　入选优秀青年科学基金项目后，谷建强肩上的担子更重了，好在有一帮实力超强的战友与他并肩战斗，每每想到他们，他就信心倍增。谷建强介绍，目前中心有6名教授、2名副教授，2名讲师，1名助研，在读博士12人、硕士24人，已经是初具规模的一个团队了。长江学者张伟力教授任中心主任，国家优青、青年长江学者韩家广教授负责团队的日常工作，超材料领域专家、天津市张霜教授负责指导超材料的工作，空气等离子太赫兹权威、天津市的戴建明老师负责指导太赫兹系统的研究。他们分工明确，通力合作，力求把共同的事业推向最顶峰。
　　这个实力超强的团队，坚持基础研究和应用研究并进，近年来在太赫兹超材料、石墨烯太赫兹光子学、太赫兹生物学、太赫兹时域光谱技术、太赫兹成像技术等领域已经取得多项研究成果。在Nature Communications、Physical Review Letters、Advanced Materials、Light：Science and Applications.等国际学术刊物上发表SCI论文70余篇，培养了国家优青2人、青年长江1人，并先后承担了国家重大仪器开发专项、“973”项目、国家自然科学基金重点项目、重点国际合作项目、海外合作项目等项目24项。开发的固态太赫兹光电导天线、时域光谱系统、全光纤太赫兹系统、太赫兹雷达系统、太赫兹近场系统、太赫兹强场系统、空气等离子体太赫兹系统等仪器设备特色鲜明、功能强大、性能优异，除支撑课题组的相关研究外，在清华大学、中科院上海应用物理研究所、新加坡南洋理工大学等单位得到应用，并取得了很好的效果。虽然中心成立只有短短的6年，但在前沿研究、工程应用和人才培养方面都取得了令人瞩目的成绩，已经成为太赫兹和超材料领域具有国际影响力的研究组。
　　以往的工作均已成为过去，谷建强和他所在的太赫兹研究中心对自身的发展有着清醒的认识和清晰的规划：虽然目前取得了一些成绩，但是国际国内的相关研究可用一日千里来形容，竞争十分激烈。而太赫兹和超材料的研究是一场没有终点的远行，“路漫漫其修远兮，吾将上下而求索”，谷建强和他的团队成员已整装待发，做好了迎接新一轮挑战的准备。
　　
　　　　
专家简介：
　　谷建强，天津人，教授，2004年本科毕业于天津大学电子科学与技术专业，2007年获天津大学物理电子学硕士学位，2010年获天津大学光电子技术博士学位，2010年至今于天津大学精密仪器与光电子工程学院任教。先后主持和参与了国家自然科学基金优青项目、重点项目、重大国际合作项目、面上项目和青年项目、“973”计划、国家重大科学仪器设备开发专项。2012年被评为北洋青年骨干教师，2014年获得中国仪器仪表协会颁发的金国藩青年学子奖学金，2016年入选国家自然科学基金优秀青年科学基金项目。