交大这位博士小哥哥，是"三好学生标兵"&"学术之星"双料得主！

他不断探索前沿科学

扎实基础厚积薄发

在顶刊Nature发表交大智慧成果

他全面发展热心服务

调研实践助力研究

在新媒体平台争做科普达人

他就是交大2020-2021年度

“三好学生标兵”&“学术之星”双料得主

物理与天文学院博士生 段绍峰

段绍峰

物理与天文学院 2017级直博生

（导师：张文涛） 

谈到博士期间的研究方向，段绍峰提到利用飞秒激光操控量子材料是目前国际上研究的前沿和热点，而时间分辨角分辨光电子能谱（trARPES）正是一种同时兼具时间、能量和动量分辨功能的新型材料调控研究的新技术。该设备目前无商业化产品，在该仪器研制成功前，国内还没有相关的仪器设备，必须结合超快激光技术和ARPES技术自行研制。加入研究组以后，在张文涛老师的带领下，他作为主要成员参与研制和搭建高性能的trARPES。

在仪器研制的研制过程中，他发现目前国内外使用的真空紫外激光装置通常都具有较大的体积，造价昂贵，不利于大规模的推广和使用等缺点。基于此背景，他巧思妙想，设计和利用模块化的真空腔体，对真空紫外光路中的光学元器件进行模块化处理，大大降低了真空紫外激光装置的体积和造价，更加方便与其它光源进行快速切换和大规模的使用。将其运用于ARPES中，实现0.4 meV的能量分辨率，达到国际最好水平。

自主研制的trARPES系统

trARPES自动控制系统的部分功能

针对领域难题，他巧妙的利用机器识别实现在温度变化过程中对样品位置的精确定位和自动修正，成功实现了高精度的ARPES温度连续变化的实验。这一项技术极大拓宽了ARPES的研究能力，为ARPES研究高温超导出现的机制提供了更有力的实验支持，这也是取得后续科研进展的关键因素。仪器的搭建工作于2019年完成，并于2020年从临时实验室搬入到理科群楼，博士期间两次仪器的搭建工作对其动手能力得到了极大的锻炼。trARPES仪器时间带宽乘积接近理论极限，处于国际领先水平。

博士期间，他的主要研究方向为超快激光诱导量子材料中的非平衡态相变，这是目前国内外凝聚态物理领域研究的前沿。最初接触科研，摸不到门路，不知道该从何处下手也是他经常会碰到的问题。熟练掌握做实验的手段以及数据分析是科研中最重要的环节，为此他积极学习数据分析专业软件，经过长期的积累和实践可以独立编写整套的ARPES实验数据处理程序，可以快速针对采集的数据进行各种处理，这为后续的科研打下坚实基础。

科研的道路从来不是一蹴而就的，对段绍峰来说亦是如此。和大多数博士生一样，科研道路中他也会遇到各种问题，时常感到发愁并且焦虑，也会有自己坚持不下去的时候，但是他从不轻言放弃。在数不清的日日夜夜奋斗中，终于在博士第四年实验上有重大发现，利用超快激光实现对量子材料电子态维度的操控。但是摆在眼前的一个棘手问题就是如何从理论上去模拟实验中的新发现。在一个以实验为主的课题组中，他需要着手去学习相关的理论模型，在此基础上进行数值模拟，这其中遇到的问题远比想象的多。

段绍峰说：“最开学学习理论模型做模拟的过程中，遇到的第一个难题就是如何数值求解偏微分方程。在阅读了大量相关文献之后，始终没有找到数值求解的办法，一连数个星期都是毫无进展。”科研上的长期停滞不前使他倍感受挫，这也是最难熬的时候。在多次与导师的沟通和尝试下，最后终于成功数值求解微分方程，用唯象模型成功模拟了实验上所观察到的现象，实现实验与数值模拟的完美结合。在国际上首次利用超快激光实现对量子材料中电子态维度的操控，并在其中发现光致非平衡超导的迹象，为具有新功能的下一代的器件的调控打开了一扇超快科学的新窗口，这一学术成果发表于顶级科学期刊Nature。这项研究成果获得了国内外专家的认可，并且被科学领域中著名的中国科学网报道。中科院院士张杰表示：“这些发现首次展现了利用超快激光实现对量子材料中电子维度的调控，并产生奇异的量子现象。”论文正式发表以后，他表示：天道酬勤，付出终有回报，贵在长久的坚持。

发表于《Nature》的论文

学习之外，他积极参与学院组织的暑期实践和企业调研等活动。在实践过程中不断增强见闻，提升综合素质，更重要的是使他认识和了解科学技术对国家发展的重要性，也让他思考如何在自己所学领域为祖国科技的发展贡献自己的力量。

张杰院士未来科学大奖交流会

生活之中，他作为志愿者参与“ARPES和量子材料中超快物理现象研讨会”。他还创立公众号“啦啦啦LabVIEW”，在学习LabVIEW编程的过程中，利用空余时间分享编程学习经历和案例，推送科普推文30余篇。这些志愿服务和分享经历也使得他对奉献有了更深入的理解。