中国科学院上海技术物理研究所（以下简称上海技物所）研究员陆卫有一个多年养成的习惯。每天到办公室后，把门敞开着，然后开始埋头工作。如果有人找他，他就马上放下手头的事情。

“敲门是需要勇气的。”陆卫说道，“有些学生可能做了好久心理建设才来找我，很容易会被关着的门‘劝退’。”

这扇敞开的门，也在无形中拉近了陆卫和同事、学生心理上的距离。三十余年来，陆卫带领团队，从基础物理原理出发，在空间红外遥感与探测领域屡获突破，并逐渐摸索出“国家重大需求牵引基础研究，基础突破驱动颠覆性应用”的螺旋式上升创新路径。

今年5月，“天问二号”开启了长达10年的小行星探索之旅。其上搭载的重要载荷之一——远距离测距敏感器，预计将在明年开机使用。值得一提的是，该载荷中的核心器件铟镓砷雪崩单光子探测器，正是陆卫团队从基础原理出发研制出的。

对于这一阶段性的成果，陆卫尚未止步。今年7月，他又和合作者突破集成式圆偏振探测器偏振消光比低、光吸收率下降、微纳集成对准难等三大瓶颈，成功研制出长波红外圆偏振焦平面阵列探测器。

63岁的他，发现无法解释的物理现象时，依然会心潮澎湃。“这说明上帝帮你打开了一扇小窗子，让你看了一眼。很多人是看不到这扇窗的。”

陆卫（右一）和同事交流超分辨红外近场纳米热成像研究进展。

1 给自己选导师，也为学生开一扇门

1983年，陆卫从复旦大学物理系毕业。怀揣着科研报国的理想，他毫不犹豫地报考了上海技物所的研究生。“上大学时，中国科学院在我心中的地位就很高。”陆卫说道。

确定了去处，就开始给自己找导师。陆卫仔细翻了一遍研究生招生手册，锁定了两位在我国红外学科发展历史上起到重要作用的科学家——我国半导体学科和红外学科创始人之一汤定元（1991年当选为中国科学院学部委员），以及红外物理学家沈学础（1995年当选为中国科学院院士）。

本着眼见为实的想法，陆卫专门去了趟上海技物所。门卫得知这个年轻人的来意后哭笑不得，但还是帮他打了电话询问。当时汤定元先生不在，沈学础先生则在接到电话后，爽快地让陆卫去找他。

“我正巧在楼梯上遇到一个人，一问才知道他就是沈学础先生。”陆卫笑道。他不由得生出一种亲切感，大着胆子问了一堆问题，其中一个是，“听说现在亲自带研究生的导师并不多，您会亲自指导我吗？”

沈学础微笑着回答道：“我要带学生就会自己带，不然就不招了。”

后来，陆卫顺利考上了研究生，成为沈学础的学生。师生相处很是融洽。对于陆卫在科研中遇到的问题，沈学础并不会给出参考答案，而是提供解题思路；倘若陆卫无意中犯了错，沈学础也不会直接说他不对，而是鼓励他再想想其他可能性。

沈学础

回忆起和老师相处的点滴，陆卫表示：“沈老师的教育方法让我始终觉得自己在进步，做科研的胆子越来越大。”

凭着这份大胆，陆卫在研究生期间的两项研究成果发表于《物理评论》，并为实验室的发展作出了重要贡献。

1988年，陆卫博士毕业。在沈学础的推荐下，陆卫获得了德国洪堡基金的资助，赴德国布伦瑞克技术大学深造。3年后，陆卫带着学到的新本领，以研究员的新身份回到了上海技物所。

之后的日子里，陆卫始终敞开着办公室的那扇门。“年轻人的想法是很宝贵的，我们一定要好好支持。通过交流，我也能够了解他们的想法。这是一件相得益彰的事情。”陆卫说道。

这扇开着的门，成为了陆卫学生心中的“定心丸”。“只要看到陆老师办公室的门开着，我们就知道陆老师回来了，有什么问题或者困难，可以直接去找他沟通。”上海技物所博士后、陆卫的学生金融说道。

2 完成两次跨越，为看清浩渺宇宙

同为陆卫的学生，令上海技物所研究员翁钱春最为触动的，则是导师鼓励学生大胆创新、给学生营造宽松科研环境的教学理念。

对此，陆卫表示：“只有给予学生充分的自由度，让他们各显神通，尝试不同的路径和方法，才有可能冲破现有技术的天花板，实现颠覆性突破。”

事实上，陆卫的这个想法被多次证实过。

探测器被喻为卫星的“眼睛”。通过将接收到的光信号转换为电信号，红外探测器可以“看到”可见光波段不可见的物体。然而，材料内部电子热运动所引发的“暗电流”，会导致探测器内部产生如同老电视上“雪花点”般的虚假信号。当红外探测器探测遥远、微弱的红外信号时，这种噪声很容易淹没真实信号。

面对这一学术界长期困扰的问题，陆卫从半导体异质界面的物理学基础出发，创新性提出了“电子局域化操控”理论。但若想进行实验验证，需要一台能够看清楚单个电子运动轨迹的显微镜。

当时正在读博的翁钱春主动找到陆卫。“我们讨论了很久。我觉得最后并不是我说服了他，而是他出于尊重学生的想法妥协了。”

经过4年攻关，翁钱春从零搭建起超高灵敏甚长波量子阱红外探测器的扫描噪声显微镜（SNoiM）。“这是国际上第二、国内首个搭建成功的实验装置。”翁钱春补充道，“其间陆老师从未给过我任何压力，也不催问项目进展，而在我遇到困难时则会积极想办法解决。”

凭着这台显微镜，陆卫团队首次在实验中观测到了半导体中经电场加速后的热电子温度，揭示了局域化电子的准绝热输运机理，突破了传统的能量耗散焦耳定律限制。2018年，这项研究成果发表于《科学》，并被专文介绍：“翁钱春等人设计了一种热探针，能以约50纳米的空间分辨率测量热电子的有效温度。这个方法让我们得以一窥工作的电子器件中热量的自然耗散。”

此后，陆卫带领团队很快研制出量子阱长波红外焦平面器件。2020年，该器件成功应用于新技术试验卫星G星，开启了我国高性能量子结构红外探测器在航天的应用。

640×512量子阱探测器组件

解决了“看得清”的问题后，陆卫又马不停蹄地带着团队向“分得清”迈进。

“一个真人和蜡像站在一起，如果蜡像足够逼真，我们很难根据照片判断哪个是真人。但倘若能了解光谱特征，很容易就能区分了。”陆卫解释，这一每种物质独有的特征，被形象地称为“光谱指纹”。

然而，在长波红外波段，太空环境中存在的大量背景辐射，给探测器“验”指纹带来了很大麻烦。

于是，陆卫从基础研究入手，提出了光子与电子联合操控的思想，建立了抑制背景光电流的“光电临界耦合模式”。

“临界耦合原本被认为是量子器件的一个弱点。学界都追求探测器吸收光信号的高效率，而在临界耦合的地方效率并不高。”陆卫回忆道，“我们借用了其他物理学分支领域的概念，发现可以利用这个‘弱点’，一试果然成功了。”

在此基础上，团队通过精巧设计，把目标信号和背景辐射完美分离，让白天看星星成为可能。

这项实验室成果最终推动了单片可集成56光谱通道的高光谱红外焦平面器件的诞生。目前，该器件已成功应用于遥感三十七号卫星，用户评价其为“开创性的突破”。

3 在沃土中生根，愿研究能为国所用

“我们的研究虽然属于基础领域，但直接支撑国家战略性技术，这些是用钱买不来的。”陆卫强调，这些成果能快速走向应用，离不开上海技物所这片“沃土”。

作为一家为发展红外技术而生的研究所，上海技物所“以扛红外大旗”为己任，逐渐搭建起从红外探测器基础研究到空间应用的完整创新链条，不同环节之间有所分工又互相支撑。

一方面，上海技物所的研究成果直接服务于国家需求，这些需求被进一步分解为一个个亟待攻克的科学问题；另一方面，一旦有了科学突破，专注探测器、材料加工、载荷总体的团队马上加入进来，让实验室成果得以快速应用。

上海技物所国产自动化红外材料外延设备刚刚投入运行时，陆卫（左）和同事在观察设备状态。

正是在上海技物所的科研文化影响下，陆卫做的基础研究，从不追求“热点”，只为突破技术瓶颈，解决现有空间红外探测器无法解决的问题。

过去三十余年间，陆卫基于在量子结构材料、亚波长光电调控等基础研究方面所提出的新机制，开发出一系列新型空间光电子器件，其中多个器件已应用于我国实践卫星系列、海洋卫星系列和气象卫星系列等。陆卫和他的团队因此先后获得国家自然科学奖二等奖和国家技术发明奖二等奖。

但在陆卫看来，新物理理论的“天花板”才刚刚突破，更多的实验和实践验证仍在路上。他确信，随着未来我国航天技术的进一步发展，这些新技术、新器件的应用范围将越来越广。

而他接下来要做的，依然是秉持“科学研究要为国家所用”的理念，跟着国家需求走，探索更多未知。

“我最大的愿望就是自己的研究成果能够为国家所用，这样国家在我身上花的钱有了回报，我也会非常舒畅。”陆卫说道。

*文中图片均由上海技物所提供