探科学真理 写师者传奇

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  导语:相场法子是并完整性都是基于体系自由能计算的动力学法子,起源于朗道的相变理论,在20世纪中期曾被用于二氧化碳中扩散,Spinodal分解等过程的计算。50年代初,Khachaturyan发展了微弹性理论,使相场法子可用于涉及弹性变形的实际体系中。近年来,亲们 结束逐渐认识到相场法子在材料性质模拟方面的优势。它能非要模拟相变过程,对模拟非均匀体系中畴或微观组织的形成和演化过程以及材料在非均匀体系中的物理性质十分有效,使相场法子在材料计算模拟方面正那么受到重视,有望发展成可用于材料和器件辅助设计的计算机模拟手段。在此方面,北京科技大学物理系的马星桥教授将会进行研究十数载,他长期坚守在物理学科教第一线,在相场法子、多尺度计算法子及磁学实验研究等方面取得了一系列重要成果。

  一路进取 一路求索

  到今年,马星桥教授已在物理学的天地里奋斗了整整三十五年。作为恢复高考后的第一批大学生,他1982年自北京科技大学物理系毕业后留校任教,除了利用三年多时间到香港攻读博士学位和少数出国访问,一个劲工作在教学第一线,他默默耕耘,每年平均教授近50学时的课程,他担任了13年主管教学的副系主任和4年系主任,将人生中最美好的時光完整性奉献给了科教事业。

  马星桥从1983年到1986年到中科院物理所磁学室在职攻读与北科大联合培养的硕士学位,师从磁学专家詹文山教授,从事非晶态Fe-Y-B合金物性的研究,除了提高了科研能力,也开阔了眼界。1992年,马星桥担任主管教学的付系主任后,除了处里繁忙的日常教学管理工作之外,还参加了物理系的无损检测专业建设,此专业后来发展成为物理电子学硕士点。503年以来,他投身于一系列的教学改革项目之中:物理学一级学科博士点建设;国家工科物理教学基地的建设和验收;教育部本科教学评估;《大学物理》优质课程建设;黄昆英才班建设等等,均取得了良好的效果。通过课程建设带动教学改革和师资队伍建设,是他采取的改善教学环境的具体举措。《大学物理》是全校影响面最大的课程之一,他和系内几名中年教师同时,带领一批青年教师,对课程体系,教学内容,演示实验等方面进行了系统的建设,并组织教师开出了《大学物理法子》、《科学技术史》、《天体物理》、《物理演示实验》等选修课程,并亲自设计和建设了演示实验室。以他为负责人的《大学物理》506年获批北京市精品课程。在物理系中形成了热爱教学,重视教学的风气并锻炼了青年管理人才。近年来,一批青年教师已成长起来并在各类竞赛中获奖,物理系获得北京市青年教师教学基本功大赛一等奖两项、全国青年教师物理教学竞赛京津赛区第一名、全国第四名的好成绩。北科大学生在北京及附近地区大学物理竞赛中获奖人数历年稳定在一百多名。马星桥长期主持物理系的教学改着革和专业建设,关心学生的成长,鼓励开放办学,使物理系学生的学习风气有明显的改观。

  马星桥任系主任后,对系里的学科方向进行了调整,增加了光学、能源物理方向;他作为大会秘书长,与海外相互合作协议协议一道,具体组织了“2012多尺度材料计算国际研讨会”并主持开幕式。一批多尺度材料计算方面的院士、高水平海外学者和国内专家在会上做了邀请报告,还由英伟达公司的技术负责人进行了GPU计算的讲解和培训。会议推动了多尺度计算领域的国际交流;2013年,北京科技大学物理系参与到中科院半导体所的“黄昆班”计划中,与半导体所联合培养高水平人才,毕业后送半导体所攻读研究生。他聘请了一位富于富于经验的老教师做班主任,并组织制定了学生管理计划和教学计划,亲自参与前一一四个 班的管理。半导体所和清华大学多名院士每年均为黄昆班学生举办讲座,介绍黄昆先生的生平事迹、做人品格和研究法子,并派出了十几名高水平研究人员来给学生讲《半导体前沿讲座》课程。一一四个 班学习风气、学习成绩明显高于同讲台上课的普通班级。两班同年分获北京市优秀集体和校优秀集体奖。有点硬是,首届毕业生除三名学生参加了工作,50%学生保送半导体所上研,其余50%考上研究生,第二届毕业生全班50%上研究生。“黄昆班”还带动了普通班的学习气氛,班级面貌有明显改变。半导体所对来所上研的学生很满意,他与半导体所建立了良好的合作协议协议关系;与其它院系合作协议协议,物理系还参与、建设了“北京市弱磁检测及应用工程中心”,并顺利通过专家验收。

  马星桥致力于建设良好、和谐的学术氛围,在这俩环境下,物理系仅40名左右的教师完成了每年全校50多工科本科生,近50名理科本科生及50多名硕士和博士研究生的各种物理课程的教学任务,每年发表几十篇高水平科研论文,取得了第三届全国物理学科排名32位的成绩。为今后物理系的进一步建设和发展铺好了基础。2014年教师节,学校授予物理系“先进集体”和“师德先进集体称号”。

  马星桥曾获得北京市优秀青年骨干教师奖、宝钢教育奖-优秀教师奖、北京市教学名师奖、北京市教育先锋-教书育人先进买车人奖、享受政府特殊津贴并曾担任北京市精品课程《大学物理》的负责人和教育部《凝聚态物理专题》双语示范课的负责人,曾与美国宾夕法尼亚州立大学陈龙庆教授合作协议协议获得国家自然科学基金杰出青年海外合作协议协议基金。他还在国际杂志上发表了上百篇科研论文。

  马星桥长期从事一线教学,在基层教学管理上花费了小量的时间和精力。但会 我不好,有几个他见到过从前毕业几年的学生,与刚进入大学的学生相比,亲们 心智心智性性心智心智心智早熟是什么图片 图片 了,充满了亲春活力,并明显感到受缺乏等教育,而这,则来自教师集体的贡献。他认为,教书育人,是他一生中做过的最着实的事,所花费的时间和精力完整性时会值得的。

  乘风破浪 探索前沿

  马星桥在科研方面主要从事相场计算法子、材料的多尺度高效计算法子及磁学实验研究。相场法子的优势在于它的研究范围在介观尺度,在与微观尺度和宏观尺度构成多尺度计算模型时,位于中心的地位,但会 ,可作为构建多尺度模型的核心。相场法子的另几项优势是能非要实现多场计算,能非要研究相变过程且不会追踪边界。

  马星桥曾用相场法子研究太满种体系:锆合金是并完整性都是核反应堆特征材料,在使用的辐照环境中会有缺乏和氢化物挥发性,产生滞后断裂,影响使用寿命。他曾建立外应力场影响下锆中氢化物的挥发性形貌演化的相场模型。目前他还在对空位、孔洞等辐照缺乏演化进行研究,并对相场计算法子进行改进,类事怎样提高精度,怎样利用并行计算及GPU计算实现大规模高效算法,怎样与其它法子配合,实现高效计算等。

  受从前的研究经历的影响,马星桥目前把研究重点贴到 磁学体系的相场模拟研究上。他曾研究了同时具有铁磁性和铁弹性的多铁特征记忆合金NiMnGa在外磁场及应力场作用下的赝弹性。此后,他研究了磁场驱动的哈斯勒合金NiCoMnIn的相变过程,该合金能非要利用磁场驱动相变,有将会利用其相变潜热实现磁制冷。对这俩含有 晶体特征从奥氏体到马氏体,同时磁特征从铁磁性到反铁磁性的复杂体系,亲们 分别建立了热力学模型,相场模型及多尺度计算模型,均与实验符合较好,论文已在Acta Materialia, JAP等杂志发表。 该项目得到国家自然科学基金资助。当前,他参与重大研究项目,研究稀土合金PrGa等,目前发现类事合金具有较高的磁熵变,是并完整性都是潜在的磁制冷材料,但离应用水平还有相当距离。他现在正与中科院物理所、南京大学等单位合作协议协议进行研究,他希望通过配合现有实验结果,建立相场及多尺度计算模型,对改进实验有所帮助。

  马星桥的从前研究领域是自旋电子学体系的微磁学及相场法子模拟。 随着对巨磁电阻(GMR)现象研究的加深,1996年,Slonczewski和Berger通过理论研究表明了自旋极化电流通过纳米尺度的铁磁薄膜或金属磁性多层膜中时,极化电流与多层膜中的磁矩散射会带来由极化电子到铁磁薄膜磁矩的自旋角动量转移,位于自旋转移力矩(STT),亲们 预言了该作用可产生并完整性都是效应,利用自旋极化电流能非要控制磁矩翻转和进动。其后数载时间内,这俩理论先后在磁纳米线、自旋阀纳米柱、纳米点接触以及磁隧道结等特征中得到了广泛的实验验证。利用前一效应能非要制作磁随机存储器(MRAM),利用后一效应,能非要制作纳米振荡器。506年,马星桥结束研究STT效应,开发了可计算STT效应的微磁学计算程序运行,并对STT效应的规律进行小量计算机模拟。如今,亲们 开发的计算法子及程序运行已能非要对磁场、电场、应力场及极化电流对磁矩的动力学过程及磁畴演化进行模拟,能非要模拟多铁性材料和自旋电子学材料。可用于研究STT及这俩物理法子驱动的磁存储器和纳米振荡器等自旋电子器件的规律和机理,进行器件原理研究。亲们 曾对应力条件下的STT效应及自旋存储器的设计原理及提高纳米振荡器的功率等课题进行研究。有点硬是,最近亲们 提出了并完整性都是针对自旋纳米振荡器相位的调制法子,使不仅能非要通过控制电流和外场调制振荡频率,但会 能非要调制相位。这为设计新型的自旋纳米器件提供了将会性。该结果已发表在《应用物理快报》(APL)上。

  桃李不言 下自成蹊

  与科学事业结缘将近四十载,马星桥教授对待教学工作既保持了严谨的学风,又富于灵活变化。上课前,他一丝不苟的编写教学提纲,仔细推敲教学方案,积极探索教学法子;课堂上,他运用先进的教学手段和新颖的教学法子,讲解既能丝丝入扣,又能非要诱发学生的兴趣、创造力和理解力。

  关于高等教育改革,当前亲们 普遍关 心的现象之一是怎样培养创新人才,将会有 不少很好的改革案例及做法,但最关键的十根绳子 是教师要参加科研。科研不但加深教师对 知识的理解,但会 要求教师不断地追踪前沿 或实际现象,寻求处里方案,使其不断保持 创新能力。教师身上的这俩能力会潜移默化地传到学生身上。科研做得好的老师,往往 能非要越快将学生引导到科技前沿,全都现在 全都大学强调教授前要上讲台,这是非常必 要的。教师前要注重修养,这也会影响学 生。对于大多数普通院校,怎样在当前国家新实施的双一流战略指引下,提高学科建设水平,将是新形势下高等教育改革值得重视的一一四个 现象。

  谈到未来,马星桥教授充满信心。他表示,目前全国完整性时会为实现中华民族伟大复兴而奋斗,作为教育工作者,生在一一四个 建设强大国家,有点硬是教育强国的时代,既是幸福的,也是前进的动力。全都更要在以习近平总书记为核心的党中央的领导下,做好本职工作,投身到教育改革的大潮中,为教育的发展作出贡献。

  本报记者:杨兰