激光燃燒廿載，點亮輝煌未來
Light記者 | 丁帥
編者按
《Light》人物是《Light: Science & Applications》發起的系列高端人物訪談。本期，很榮幸能夠邀請到激光光學領域的著名學者和領軍人物、新加坡工程院院士、《Light》編委、《Light》新加坡辦公室負責人、活躍在科研與産業化一線的跨界明星科學家——洪明輝接受本人的采訪。初識洪明輝院士，他給我的印象是一位精力充沛、積極上進、溫文爾雅的學者；相處下來，發現洪院士更是一位熱愛生活、幽默風趣、有血有肉的人生贏家。
本次專訪，洪明輝院士就激光微納加工及檢測技術的關鍵問題，做出了討論和回答；並分享了對于激光光學領域發展前景的看法；同時，洪明輝院士分享了自身從科學研究到成果轉化的重要經驗，以及對年輕學者的指導建議；最後，作爲編委，洪院士還對《Light》刊群發展提出了寶貴的建議。
洪明輝 院士
洪明輝，新加坡工程院院士，現任新加坡國立大學前沿研究和技術創新中心主任，以及光科學與工程中心主任、終身正教授、博士生導師，新加坡光技術（Phaos Technology）有限公司創辦人，同時擔任中南大學名譽教授，廈門大學傑出訪問教授，中國科學院海西研究院盧嘉錫海外客座研究員以及中國科學院光電技術研究所客座研究員等。他也是美國光學學會會士（OSA Fellow），國際光學工程學會會士（SPIE Fellow），國際光子和激光工程學會會士（IAPLE Fellow）和副主席，新加坡工程師學會會士（IES Fellow）和副主席。
洪明輝院士是激光光學領域的著名學者和領軍人物，長期從事激光微納加工及檢測技術研究，在激光微制造、激光清洗、激光焊接及光學檢測等領域開展國際領先水平的研究工作。
他已在Chemical Reviews, Nature, Nature Nanotechnology (also featured in journal front page), Nature Photonics (research highlight), Light: Science & Applications, Nature Communications, Nano Letters, Advanced Materials 和 ACS Nano 等國際一流學術刊物發表450余篇論文，合著15部專著，擁有42項美國、德國和新加坡專利，其中24項已獲發明授權，2項已經産業化生産。洪明輝院士是《光電工程》（1974年創刊）和“中國科技期刊國際影響力提升計劃”入選英文期刊Opto-Electronic Advances(SCI收錄)執行主編，國際期刊Light: Science & Applications（自然子刊）、Scientific Reports（自然子刊）、中國工程院院刊Engineering、Journal of Laser Micro/nanoengineering、《中國科學：物理 力學 天文學》（中英文）和《物理》等高水平學術期刊的編委。洪院士曾獲“東盟傑出工程成就獎”、新加坡工程師學會“權威工程成就獎”和新加坡教育部教育服務獎。
深度專訪
《Light》記者：洪院士在《Light》剛起步時就應邀加入編委會並對《Light》的發展做出重要的貢獻，特別是在早期就牽頭成立了《Light》新加坡海外辦公室，是《Light》最早的海外辦公室之一，並且本人率先垂範在海外大衆傳播媒體Twitter上設立《Light》宣傳通道，積極開拓國際化媒體融合發展陣地，加強國際化傳播。您作爲國際知名科學家，在《Light》還默默無聞時就願意加入編委會，並積極推動期刊的發展是出于什麽考慮？
洪明輝：首先，我十分感謝Light能夠邀請我加入編委會，這是一次很難得的機會，我感到十分榮幸。2013年在新加坡舉辦的近場光學國際會議上，顧敏院士作爲Light編委向我約稿，從那時起我便開始關注Light。會後，我收到Light主編、時任科技部副部長曹健林老師的正式約稿邀請，科技部部領導親自挂帥，這個期刊一定不一般，關注下來，發現文章的水平真的很高。我們的約稿文章【Ref.1】發表後，也多次應邀參加了Light Conference等活動，與編輯部建立了聯系，我們的編委會成員都是個人成就有望沖擊諾貝爾獎的頂尖科學家，我非常榮幸能夠成爲團隊的一員。作爲編委，我們的職責是爲期刊發展做一些貢獻，同時Light這個平台也給我們提供了很好的學習機會。
其次，很高興白老師能將新加坡海外辦公室設立在我們實驗室，Light海外辦公室對學生是一個很好的自我展示的平台，學生們共同參與Light Twitter宣傳工作，過程中閱讀Light發表的論文了解學術前沿，與領域內頂尖科學家建立聯系，向編輯部的老師學習待人接物及寫作能力，參加Light Conference學術活動等，都是寶貴的自我提升機會。所以海外辦公室的設立對我們實驗室和期刊是一種共贏的模式。
最後，Light通過舉辦Rising Stars of Light等活動，關注青年科學人員的成長，是我非常贊賞的一種做法。Light不僅關注知名的科學家，還願意去吸納培養青年科學家，隨著青年科學家的成長又會反哺期刊，年輕人是未來，這對期刊的長足發展來講有著十分重要的意義。
全國政協教科衛體團隊到Light新加坡海外辦公室調研
曹部長與洪院士合影留念
《Light》記者：您一直在從事激光微制造、激光清洗、激光焊接及光學檢測等領域的研究工作，並且在嘗試用激光來清洗硅片上的一些圓形附著物的過程中，發現了這些圓形附著物下面竟然産生了很多納米尺度的小孔，孔的尺寸最小可以突破100納米，您的團隊通過進一步研究發現此圓形附著物對于光的聚焦效應可打破光學衍射極限，從而挖掘出了顛覆性的微球光學技術，成功突破了傳統光學器件對光的調制能力的桎梏。您能否談談是什麽契機促使您選擇了激光微納加工領域，一做就是二十年，並最終提出了顛覆性的微球光學技術？
洪明輝：我們能做微球的加工完全是一種機遇，我很幸運在新加坡科技局（Astar）數據存儲研究院做科研，新加坡科技局對科研的要求是以應用爲導向，且經費條件充足，與大學裏的要求有很大的不同。
課題組最早在陸永楓老師帶領下做激光清洗，我從陸老師去美國後接手課題組的工作。我們很早期就發現了激光清洗過程中産生的微顆粒、孔洞現象，當時大家並沒有花時間和精力去解釋背後的物理原因。
另外很幸運的一點是我們實驗室有一位頂尖科學家Boris Luk’yanchuk，他的物理功底十分深厚，我一直尊稱他爲Physics Dictionary，我們開始著手去解釋尋找背後的物理原因。從現在研究和未來研究兩個方面著手，2000年左右激光加工精度僅爲微米量級，我們提出了用激光去做納米結構，同時提出采用微球、AFM、NSOM、幹涉等創新方法。爭取到了研究院每年一百萬新幣的科研經費，自此開啓了激光納米加工領域研究工作。
在納米加工領域取得一定的基礎科研成果後，針對微球技術的非接觸式和可逆性兩方面，我們跟曼徹斯特大學的李林老師合作進一步開展研究，並于2010年發現了用微球技術可以看到更微小的細節，自此我們開始做非接觸式的技術，廣泛用于微透鏡的激光加工，現在准備産業化。
2003年，我轉到新加坡國立大學工作，在顯微鏡的最高精度爲200nm的情況下，我們提出了非接觸式納米加工技術，可以做到50nm，甚至25nm。在新加坡國立研究基金會競爭性研究項目的經費支持下，發表了很多專利，2016年底我們研發的原型機可達到~200nm的精度，並且在2017年底成立公司開始做産業化。
總結下來，科研人員的成功與否，在堅持不懈努力的前提下，機遇和條件很關鍵。二十年前我根本想象不到微球技術可以發展到今天，我們在一件事情上，努力、持之以恒的去做，機會來了，自然就會成功了。
《Light》記者：衆所周知，激光的單色性、相幹性以及方向性都非常好，在材料加工領域具有加工精度高、操作簡單、加工速度快等優勢，已經在加工工業中大顯身手。從納秒、皮秒到飛秒，對于不同脈沖寬度的激光加工，其工作機理完全不一樣。在研究激光微納加工制造時您遇到的主要困難是什麽？您對激光微納加工領域的設想還有哪些尚未探索或實現的呢？您能談一談激光微納加工在研究和工業上的發展趨勢嗎？
洪明輝：我不認爲遇到困難是壞事，我喜歡困難和挑戰，我知道激光加工和先進光學成像的挑戰都在于光學衍射極限，我們挑戰200nm、100nm、50nm、25nm、10nm、5nm。一方面是加工精度的挑戰，能不能做到10nm、7nm、甚至5nm，有了精細的加工工具，才可以生産微小器件，例如，將微型機器人置入血管當中清洗血管；另一方面是成像精度，例如，我們開發一種分辨率10幾個納米的顯微鏡，可直接看到人體細胞的DNA，從而判斷細胞是否發生癌變，對癌變進行定位，再用光學調制的方式治療。
科研人員要不斷創新，科研本身沒有對與錯，而是針對同一目標，不同的團隊敢于嘗試不同的方法，一起解決問題，堅持去做，即使失敗了也無妨，可以作爲前進道路上的一塊石頭，無數的石頭總可以堆砌成一個平台。所以，困難是一件好事，要感謝困難，擁抱困難。
基礎研究是不斷挑戰極限，而應用研究是將基礎研究的成果進行轉化。在工業領域，幾乎所有的技術難題采用電子和機械方法已經探索的差不多了，光學在未來100年內將是新興工業革命的源泉，有很廣闊的應用前景，所以光學研究的人員應該擁抱這個時代，一方面挑戰基礎科研極限，另一方面要積極將成果進行産業化，促進國民經濟發展，服務社會。
《Light》記者：您一直強調“科學家在以原創探索性研究爲基石的同時，更需要開拓促進社會與經濟發展的應用型高科技産品”。2017年，您依托相關核心專利技術，從新加坡國立大學孵化成立新加坡光技術公司並擔任董事局主席。我了解到您公司推出的光學顯微鏡OptoNano 200機型，出廠檢測指標爲137nm，顛覆了對傳統光學顯微鏡認知，已成功將技術推向市場。能否跟我們的讀者們分享一下您成果轉化的經驗？您認爲在此過程中哪些因素至關重要？如何有效彌合從技術到市場的鴻溝，從而進一步服務經濟發展呢？
洪明輝：我認爲做産業化重要的因素：第一，努力研發新技術，技術要好；第二，要有打拼的精神，放手去搏；第三，自己要投資自己，將個人利益與産業化綁定，才能鉚足勁頭去做；第四，過程中要多與人交流，虛心學習；第五，科研人員要與人爲善，做人比做事更重要，說不定哪天會有貴人相助；第六，要抓住好的機遇。
我個人的産業化經曆：首先，新加坡政府、新加坡國立大學對我們團隊大力支持，開通了綠色通道；我們的團隊十分努力，幹勁十足；最初開始做的時候我們自己融資了10萬新幣，隨後新加坡國立大學的老教授出于對我的信任投資了10萬新幣，在一個朋友的幫助下，我們又進一步合作了日本的生産公司，逐漸就形成了完整的生産制造鏈。現在又有很多公司、團隊找我們合作其他産品。其實表面上看到人家都很成功，很順，實際上中間很多路都很坎坷，很多路走到現在都是一種機遇。
我們科研人員研究做的都是高精尖的技術，很多企業、工業不需要這麽高深的技術，比如，顯微鏡可以做到20nm精度，但工業上100nm就已經足夠了。所以，我們科研人員要轉變觀念，光學領域的産品應用很廣泛，花一點時間做産業化，絕對能帶來經濟效益。不僅要做一流的科研，也要做一流的産業。
《Light》記者：我們知道，除了科研之外，您也十分注重人才教育與培養，指導的碩博研究生已近百位，爲學術界和産業界輸送了大量的優秀人才。作爲科研路上的領路人，您認爲青年科研工作者應該具備哪些素養？您在培養學生方面有哪些心得體會？
洪明輝：新加坡國立大學學生本身素質很高，物理、數學、工程功底很深，積極向上，尊師重道。在學生基礎好的同時，老師更要做好引導，主要包括以下三個方面：第一，做人很關鍵，學生要懂得感恩，有團隊合作精神，不能自私自利；第二，要努力和積極上進，不斷挑戰自我；第三，導師要起到模範帶頭作用。
具體方法：1.每天要制定工作時間表，有規劃，效率才會高；2.每天必須閱讀兩個小時（教科書、論文等）；3.每天要寫作兩個小時（報告、論文），包括周末。老師要負責督促學生堅持下去，學生能夠做到上述三點，一定會突飛猛進。
《Light》記者：爲了幫助祖國和母校擴大學術影響力，由您牽頭推動的Light廈門大學百年校慶專刊【⏬拓展鏈接】已正式啓動並成功組稿數十篇，請您談一談此次舉辦專刊的主要考慮及積極意義。
洪明輝：我認爲就兩個字：感恩。我是1981年考入廈門大學，當時廈大的入學標准應該是全國前5%的考生，錄取比例很小，並且廈大的老師對學生的教育要求十分嚴格，將我們培養成材，值此母校100周年校慶即將到來之際，我十分感恩母校對我們的栽培；另外，要感謝Light給我們這麽好的機會，邀請我來牽頭組織此次校慶專刊，這是一個展示廈大光學研究成果的良機，所以要感恩Light爲我們提供這麽好的平台。
本次組織專刊的主要意義：積極推動和宣傳廈大在光學和物理學領域的研究進展，在本領域國內外的學術圈內營造更爲多元化的共享合作氣氛，倡導多邊主義精神，促進未來在這個領域做更深入的基礎和應用研究。
2018年9月廈門大學新生開學典禮上洪明輝院士應邀發言
《Light》記者：隨著我國科技創新步伐不斷加快，打造與之相匹配的代表中國走向世界的一流科技期刊，讓我國優秀的科技創新成果發表在祖國的大地上，已成爲中國科技界和期刊界共同面臨的重要課題。您爲建設祖國的一流科技期刊孜孜不倦的努力著，作爲《Light》初創編委，您對領軍期刊Light及其子刊《eLight》、《Light：Advanced Manufacturing》的刊群發展有何期待及建議？
洪明輝：我很贊同Light創辦子刊。光學領域的基礎及應用研究方向是十分廣泛的，我們需要更多的期刊去承載研究成果。依托Light成功的辦刊經驗，把子刊做好，一是要設立遠大的目標；二是要嚴格要求；三是要搭建好學術交流平台，服務好科研人員。我對Light的發展期望很高，我一直希望Light的影響因子可以達到20以上，Light應該以此作爲目標。
《Light》記者：您是如何做到一直保持高效積極的工作狀態的？科研上遇到挫折與困難您是如何排解的呢？
洪明輝：科研、工作、生活等方面，我們肯定會遇到各種各樣的困難，人一定要修身養性。第一，堅持鍛煉，保持良好的身體狀況；第二，培養自己的興趣愛好（攝影、運動、音樂等）；第三，經營好家庭。我經常跟學生講，還沒有找男女朋友盡快找朋友，找到朋友的盡快成家，成家的盡快生小孩，生完小孩的多生些小孩。因爲我自己有四個小孩，我能夠有這麽好的工作狀態，實際上就是跟家庭的關系非常之大，我每天工作十幾個小時，不感覺累，開心的來工作，開心的回家，家庭就是我強大的後盾。第四，以誠相待，廣交天下賢士。
科研上遇到挫折和困難，很重要的是心態要擺正，遇到困難應該感覺到開心，我遇到問題都會想：哇，太好了，我有問題要解決啦！不要去懼怕困難，最終都能夠解決的，最差就是這個方向走不通，換一個方向繼續前進。負面情緒可以通過興趣愛好等進行釋放，還可以通過多閱讀拓展視野、多與他人交流等方式將問題及情緒化解。
參考文獻
Yang, J., Luo, F., Kao, T. et al. Design and fabrication of broadband ultralow reflectivity black Si surfaces by laser micro/nanoprocessing. Light Sci Appl 3, e185 (2014). https://doi.org/10.1038/lsa.2014.66
《Light》記者介紹
丁帥，就職于中國科學院長春光學精密機械與物理研究所（長春光機所）Light學術出版中心，現任長春光機所Light學術出版中心總編助理、卓越計劃領軍期刊《Light: Science & Applications》姊妹刊《Light：Advanced Manufacturing》主編助理、卓越計劃領軍期刊《Light: Science & Applications》科學編輯。曾在科研一線工作近五年，作爲項目分系統負責人參與多項科研項目，發表SCI、EI等多篇學術文章；期間，全程深度參與XX項目的國家科技進步一等獎申報工作並參加在人民大會堂舉辦的頒獎典禮。曾榮獲中科院長春分院“優秀共産黨員”、中科院長春光機所“優秀共産黨員”、中科院長春光機所優秀成果獎等獎項。
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曹 金 Light學術出版中心 副總編
秦 思 Light學術出版中心 出版部主任
焦海菁 南方海洋科學與工程廣東省實驗室（珠海）
張冬娜 南方海洋科學與工程廣東省實驗室（珠海）