镍基超导理论研究引领全球,但他的课上不讲“冰冷的公式”
创始人
2025-09-05 16:08:06
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“教师是我的第一身份,能为国家培养人才,特别光荣。”中山大学物理学院教授姚道新说。

2023年9月,物理学顶级期刊《物理评论快报》刊登姚道新团队成果,在国际上首次提出了双层镍氧超导体的多轨道模型,并分析了其电磁性质。这标志着,继全球率先发现新型双层镍氧化物超导体后,中国科学家在其机理研究上做出领先成果。

回顾这来之不易的理论成果,姚道新相信“厚积薄发”,也坚持“教研相长”。他的《热学》课上不讲“冰冷的公式”,而是用故事、实验来激发学生的好奇心。

姚道新主持参加2024年广东省物理学会学术年会暨中山大学物理学科百年论坛 受访者供图

引领全球镍基超导研究

超导指的是超级导电,即电流可以在材料中零电阻通过,且具有完全抗磁性。常见的低温超导材料一般出现在零下233摄氏度以下,或处于极高大气压的状态下,使用条件苛刻。

2023年,姚道新参与了镍氧化物高温超导电性的发现。这是铜氧高温超导体发现37年以来新的重大突破,是第二类超导温度达到液氮温区的非常规超导体,受到全球关注。“实验上中国已经领先,理论研究也得马上跟进。”姚道新说。

2023年4月,姚道新在飞机上写下了理论框架,一下飞机就发给了团队。博士生胡训武说:“这个模型就像一张地图,让我们知道该往哪走。”但接下来数据处理依然非常紧张,另一位博士生罗志辉回忆:“又兴奋又着急,这么好的机会,慢了就会被别人抢先。”

关于镍基超导体的重要理论文章到了最后冲刺时,姚道新几乎整天呆在中山大学冼为坚堂二楼他那间堆满书和奖状、窗外能看到竹子的办公室里。

5月24日凌晨2点,他们终于将论文首发在预印本文库(arXiv)网站,这篇文章提出了关键性的双轨道模型,后来又升级成11轨道,为理解镍基超导打下了重要基础。

《物理评论快报》刊发论文的五位作者:姚道新教授(中)、王猛教授(左二)、吴为副教授(右二)、罗志辉(右一)、胡训武(左一) 受访者供图

很快,国际上的认可来了。美国、中国、德国、瑞士、俄罗斯和日本的科学家很快相继发表镍基超导理论研究论文,几乎全部引用了姚道新团队的工作。中国科学家实现了实验和理论的“双第一”。9月,《物理评论快报》正式刊登了姚道新团队的成果。

姚道新的研究团队主要由研究生组成,团队随后在镍基超导体的超导转变温度、掺杂相图、超导配对机理等方面取得了一系列重要成果,目前在该领域已经发表十余篇论文,继续引领这一领域的前沿研究。

“直到目前,全球团队仍不断有新发现,镍基超导的理论体系正越来越清晰。”姚道新说。

姚道新长期耕耘关联电子理论研究方向,在超导体、量子磁性、拓扑物性、计算物理等领域做出了一系列具有国际影响力的成果,培养了一大批优秀的青年科技人才。

《热学》入选首批国家级一流课程

马上开启的秋季学期,姚道新要给拔尖班和强基班的大二学生上《现代物理导论》课。教书十五年来,他一直坚持亲自上课,长期讲授本科生和研究生课程。

姚道新很强调因材施教。面对拔尖班、强基班的优秀学生,他会用牛顿、爱因斯坦、杨振宁、李政道、邓稼先等著名科学家的故事来引导和鼓励他们踏上科研道路。

“这些学生特别优秀,我会采用启发式教学方法,鼓励他们提出疑问、探索答案,培养批判性思维和创新意识,让每位学生都能积极参与课堂讨论,同时让他们选择自己喜欢的科学题目进行调研,在课堂上展示,期末还要按照物理学刊物的格式来写一篇论文。”姚道新说。

姚道新和学生在讨论物理前沿问题 受访者供图

作为春季学期大一《热学》课程的负责人,姚道新带领团队抓改革、抓质量、抓精品,让经典课程“活”起来,通过灵活多样的教学方式和多媒体技术的运用,让热力学定律不再是冰冷的公式。

“每当我做统计规律的伽尔顿板展示实验,让上千颗小珠子随机落下,形成高斯分布的图像,学生们都特别感兴趣。”讲“热学”里的气液相变时,姚道新不只讲理论,还会介绍中山大学参与丁肇中团队的阿尔法磁谱仪项目的情况,激发同学的自豪感和学习兴趣。

在传授物理知识的同时,姚道新不忘育人使命,引导学生树立正确的世界观、人生观和价值观。他讲述科学家们追求真理、勇于探索的故事,激发同学们的科学探索精神和创新意识;在介绍物理知识的应用时,他会讲到中国高铁技术、嫦娥探月工程,引导学生增强民族自豪感和文化自信;在课堂上讨论能源危机与物理解决方案、环境保护中的物理知识应用等,引导学生从物理的角度思考社会问题。

《热学》课程于2020年被评为首批国家级一流课程和广东省一流课程,后来更通过教育部“慕课西部行计划”共享到喀什大学等西部高校。

姚道新给中大学生和喀什大学学生同步上《热学》 受访者供图

“我们不能直接把中大的课搬过去,得精准对接那边学生的需求。”姚道新说,考虑到喀什学生的基础不同,他提前组织两校老师集体备课,并根据实际情况不断调整授课内容。他还特别重视反馈,课间常主动与喀什学生聊天,鼓励他们提问。这种尊重地域教育差异、注重教学实效的模式,让万里之外的喀什学子深切感受到教育的温度与关怀。

喀什学生宋岚萌说:“姚老师的课严谨又活泼,既能调动大家,又要求严格,引导我们深入思考、主动学习。”

对于带领研究生和本科生进行科学研究,姚道新也一样用心。不上课时,他总待在办公室,经常很晚才熄灯离开。他边思考科研项目,边敞开大门欢迎学生答疑和交流。很多年来,他坚持开研究生组会和本科生组会,他要求大家逐一汇报研究进展、提出问题和困难,并会给出点评和建议。

他所指导的学生多次获得过国家奖学金、广东优秀研究生、杨振宁奖学金、芙兰优秀论文奖等,有多人毕业后在国内知名高校和企业任职。

姚道新在办公室伏案工作 受访者供图

从学生身上,姚道新能看到年轻时的自己。他在大学时也曾感到过迷茫,后来发觉物理是自己的一生所爱。他鼓励学生找寻自己最喜欢做的事情。“选对方向就像找到宝藏。在科研方面,找到一个新方向,勇敢试错,遇到瓶颈就主动调整,最终你就会是开拓者,会有很大的收获。”姚道新说。

姚道新的微信名是简单低调的三个字——姚老师。“一直用这个名字,因为教师是我的第一身份。”他说,自己将进一步做好教学、科研、人才培养工作,为国家发挥更大的作用。

开栏语:

他们立德树人、躬耕教坛;他们启智润心、甘于奉献;他们勤学笃行、求是创新……在广东教育强省建设进程中,广大教师以教育家精神为引领,做学生为学、为事、为人的“大先生”,担当书写教育奋进的新篇章。在第41个教师节来临之际,广东省教育厅联合南方日报、南方+推出,讲述优秀教师教书育人故事,展现广东“新强师工程”建设成效,敬请关注!

文字:南方+记者 钟哲

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