在我国航天事业迈向星辰大海的征途中，高水平空间红外探测技术是核心能力，也是西方长期封锁的关键领域。三十余年深耕红外物理基础研究，在无人区开辟新路，中国科学院上海技术物理研究所研究员陆卫从意气风发的青年学者成长为独当一面的学科带头人，也让中国的空间红外探测“看得清”更能“分得清”目标。
陆卫带领团队聚焦我国空间红外遥感与探测的底层机理问题，成为围绕国家重大目标进行有组织基础研究的典范。他以空间红外探测器的基础研究为具体领域，开创了一条 “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。他以原始创新策源力推动红外探测范式更迭，冲破了封锁，实现了我国在该领域的自主发展。
陆卫（左）和同事王文娟研究员交流近红外单光子探测器的进展和应用 本文图片均为上海技物所供图
从“小说迷”到“科研人”
陆卫与红外物理的缘分，始于少年时代。
20世纪70年代，还在读中学的陆卫就被《珊瑚岛上的死光》《第二次握手》等科幻作品深深吸引。1979年，怀揣科学梦想的他考入复旦大学物理系激光专业，开始了系统的物理学学习。1983年，他进入中国科学院上海技术物理研究所，而研究所的红外物理国家重点实验室正是中国科学院首批开放实验室之一。陆卫师从著名物理学家沈学础，在导师的悉心指导和自身的刻苦钻研下，他展现出过人的科研潜力，先后在《物理评论》等国际权威期刊发表论文。
当时，国际学术界普遍认为物理学的黄金时代已经过去，学界内部也弥漫着茫然、失落的情绪。但陆卫认为，物理学是为其他工程、技术学科提供根基的基础学科，重要性不可替代，尤其是在支撑国家战略技术方面。这种信念，也为他后续坚持从最底层的物理原理出发解决国家重大工程难题奠定了思想基础。
1988年，陆卫博士毕业后受导师推荐，前往德国布伦瑞克技术大学深造，而在临行前他便立下承诺：学成必归国。在德期间，他争分夺秒投入研究，即使是周末或别人休息的时间，只要实验室开放，他都会泡在里面埋头工作。这份专注也终获回报，他的研究实现了对霍尔丹教授诺贝尔物理学奖核心成果“Haldane 猜想”的光谱学实验验证，相关成果发表在物理学顶级期刊《物理评论快报》上。
1991年留学结束，陆卫毅然回国。“我从国外留学回来，充分感受到国内实验室为我们年轻人创造了最好的条件，让我们去冲去拼。在这里搞科研，我有当家作主的感觉。中国正在奋发图强，希望我的科研成果能为国家所用，这样才不枉国家对我们的培养。”回国后的陆卫迅速展现出领军人才的担当，目光很快锁定在我国空间红外探测亟待解决的核心瓶颈上，开启了以基础研究服务国家需求的攻坚之路。
陆卫（右一）和同事翁钱春、李宁研究员交流超分辨红外近场纳米热成像研究进展
让我国的卫星真正“看清”“看透”
空间红外探测器是卫星的“眼睛”，而面对西方严格的技术封锁，陆卫充分认识到仅仅模仿是不够的，必须从最底层的物理原理进行突破。技术面临的瓶颈已经不是工艺问题，而是基础原理决定了“天花板”的位置。他带领团队心无旁骛地攻关，解决“卡脖子”技术，冲破物理极限，闯进无人区。
在这一过程中，团队实现了二次重大的跨越。首先是攻克“暗电流”，解决“看不清”的难题。我国航天应用迫切需要高灵敏度的长波红外探测器，但其性能长期受制于一个世界难题——“暗电流”。在完全黑暗的环境中拍照，相机传感器本应接收不到任何信号。但由于材料内部电子的热运动，传感器自身会产生虚假信号，就像老电视上的“雪花点”，而这便是所谓的暗电流。在探测遥远、微弱的红外信号时，这种内部噪声很容易淹没真实信号。
为了“关掉”这些噪声，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。他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，揭示了局域化电子准绝热输运的机理，突破了传统的能量耗散焦耳定律限制。这一科学发现启发陆卫提出了被称为第四类跃迁的量子结构红外探测新模式，并带领团队研制出量子阱长波红外焦平面器件。该器件的暗电流性能（即内部噪声水平）优于美国Landsat-9卫星所用同类探测器一个量级以上，灵敏度实现了数倍的超越。2020年，该器件成功应用于我国新技术试验卫星G星，实现了我国高性能量子结构的红外探测器在航天应用的起步。
而解决了“看不清”的问题之后，第二次跨越便指向“分不清”的难题，也就是在探测过程中不仅要看到物体的形状（几何成像），还要分辨物体的成分（光谱成像）。光谱就像是物质的“指纹”，通过分析光谱可以精确地识别物质成分。但在长波红外波段，地球和大气环境存在很强的背景辐射，这使得探测器很容易“过曝”，导致灵敏度达到极限。这样的“背景限制”，是由普朗克定律决定的红外领域根本性难题。
量子阱探测器组件
“他山之石，可以攻玉。”为破解这一强背景抑制难题，陆卫将其他科研领域提出的“临界耦合”概念应用于红外器件的研制，提出光子与电子联合操控的学术思想，建立了抑制背景光电流的“临界耦合模式”。量子器件原来吸收率低的问题却为“临界耦合”提供了可能，反而成为优势所在。通过量子阱电子能级和光学微腔结构的协同设计，这种方式实现了对红外光与电子跃迁耦合的精准操控，解决了探测率提升与背景电流抑制之间的基本矛盾。
基于这一创新路径，团队成功研制出单片集成56光谱通道的新型红外焦平面器件，将单片集成的长波红外光谱通道数从美国报道的4通道提升了超过一个数量级以上。该器件应用于遥感三十七号卫星，用户评价其应用效果为“开创性的突破”，并认为“是我国由航天大国迈向航天强国的重要一步”。
国产自动化红外材料外延设备刚刚投入运行，陆卫和团队的乔辉研究员在观察设备状态
办公室的门为学生常开着
“科学研究要为国家所用。”这是陆卫时常挂在嘴边的话。通过三十余年的实践，他生动诠释了“国家重大需求牵引基础研究，基础突破驱动颠覆性应用”这一创新路径的强大力量。要持续实现这种螺旋式上升的创新，必须依靠有组织的科研力量。通过负责和实施国家基金委创新群体项目等，他建立了一支覆盖从红外物理到空间应用全创新链的跨学科团队，成为持续进行有组织基础研究的坚实保障。
带着学生开展研究的时候，陆卫也始终认为，有组织的科研不是把基础研究用工程化管理的方式来开展，不能一步步地告诉学生具体要做什么，怎么做。“有组织的科研是指我们定了大方向，我们要朝那去的，但是以什么路径走过去要各显神通。只有让大家各显神通，才有可能出现颠覆性的事；如果没有各显神通的机会，大概很多诺奖就没了。”陆卫说。
这种理念让陆卫的学生都对团队的科研氛围尤为珍视，学风是严谨的，但同时学术环境是包容的、自由的。大家不会有过重的科研任务压在头顶，而有更大的空间发挥自己的主观能动性，尝试自己感兴趣的想法。
作为陆卫的学生，上海技物所的在站博士后金融提到，老师在办公室的时候门总是常开着，大家有任何问题，或者是有什么项目要讨论，就可以走进去进行交流沟通。对学生而言，这扇开着的门让他们感到安心和踏实，而对于陆卫来说，开着的门是为了降低大家找自己交流的门槛，毕竟“敲门是需要胆量的”。
当然，师生间更多的交流也能够更好地让大家活跃思想。陆卫依然保持着对前沿科学高度的敏锐和洞察，并鼓励学生做新的尝试。学生们会听到他说“AI前沿，如果我们不去占领的话，就要被别人占领了”“不能抱着自己以前的实验习惯和经验，守着老的科研方法，要走出自己的舒适圈，多去探索研究怎么和AI结合。”
目前，陆卫已经培养出了56名博士生，他们中有的走向产业技术的前沿，有的继续深耕科研，成长为国家级的人才。在学生眼里，有陆老师在，自己便可以义无反顾地扑向科学前沿，更有决心也更有底气去探索科研道路上的未知。
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