纳米科学前沿的探索者

在留日学者中，黄德欢博士是卓有成就的一个。他目前正在日本科学技术振兴事业团从事单原子操纵及单原子器件加工技术的研究，这项研究代表着划时代的纳米科学基础技术研究的前沿水平。黄德欢在这一领域已分别在日、美、德、英、法、荷等国申请了12项专利，发表了170多篇学术论文和国际会议报告。

在驻日使馆组织的“留学生与祖国现代化座谈会”上，黄德欢的发言引人注目。他说，为祖国服务是每一个华夏子孙应尽的责任。要想真正为国家做点实事，一要有无私奉献的精神，二要有真才实干的本领。

黄德欢博士研究的纳米科学是一门集基础科学与应用科学于一体的新兴科学。它主要包括有纳米电子学、纳米材料学、纳米生物学等学科。纳米科学具有很深远的应用背景，它将促使现代科学技术从目前的微米尺度上升到纳米或原子尺度，并成为推动21世纪人类基础科学研究和产业技术革命的巨大动力。

黄德欢出生在江西抚州市，父母都是教师。他的理想是当个数学家和物理学家。从高中时起他就酷爱数学和物理，即使是在长达4年的农村生活中，他始终坚持在劳动之余学习数学、物理和英语。在4年本科和3年硕士研究生的生活中，黄德欢不仅出色地完成了工科系所规定的专业，而且自学完成了物理和数学系的专业课程。

1985年，黄德欢考入浙江大学研究生院，在路甬祥教授指导下攻读博士学位。1989年，黄德欢到日本通产省工业技术院做客座研究员，后又到日本科学技术振兴事业团做研究员，从事原子控制表面研究和量子波动研究。他的主要研究课题是利用扫描隧道显微镜（STM）从事单原子操纵和原子及纳米尺度器件的基础实验和研究。经过一年多的努力，黄德欢成功地制作出了供扫描隧道显微镜使用的新型扫描控制电路及其相关的硬件和软件。利用它，人们可任意操纵物质表面上的单个原子并加工成特殊的单原子结构，从而为他以后的研究创造了良好的条件。

8年来，经过无数个不眠之夜的奋斗，黄德欢在研究上取得了一个又一个的重大技术突破。

1991年，他成功地在硅表面上操纵单个硅原子，并揭示了这种单原子操纵的机理是电场蒸发效应；1992年，他首次成功地连续移动硅表面上的单个原子，从而在原子表面上加工出了单原子尺度的特殊结构，如单原子线和单原子链等。这些硅原子结构至今依然是目前世界在硅表面上制作的最小结构；1993年，他首次成功地连续把单个硅原子施加到硅表面上的精确位置，并在表面上构成了新颖的单原子沉积特殊结构，如单原子链等。同年，他还首次连续成功地移走了施加到硅表面上的单个硅原子并保持硅表面上原有的原子结构不被破坏。同时，他还首次成功地连续用单个原子修补硅表面上的单原子缺陷。这些基础实验结果证明了利用单个原子存储信息的可能性。

1994年，他首次成功地实现了单原子操纵的动态实时跟踪，制作出了单原子扫描隧道显微镜纳米探针，实现了单原子的点接触，并观测到在扫描隧道显微镜纳米探针和物质表面之间形成的纳米桥。与此同时，他还首次观测到纳米桥的延伸（达6纳米长）及最终断裂的动态过程；1995年，他成功地在硅表面上制备出原子级平滑的氢绝缘层，并在其表面上对单个氢原子进行了选择性脱附（即移动操纵），加工出硅二聚体原子链，这也是目前世界上最小的二聚体原子链结构；1996年，他首次成功地将从硅的氢绝缘表面上提取的氢原子重新放回到该表面上去，再次饱和表面上的硅悬键；1997年，他首次成功地实现了单原子的双隧道结，并成功地控制和观测到单个电子在此双隧道结中的传输过程，这是目前世界上在最小单位上（单原子尺度）进行的单电子晶体管基础实验。

一系列的成功把黄德欢博士推上了纳米科学技术研究的最前沿，他成了受世人瞩目的专家。

黄德欢博士告诉记者，单原子操纵技术研究已为未来制作单分子、单原子和单电子器件和大幅度提高信息存储量、为实施遗传工程学中生物大分子的单原子置换以及物种改良、为实现材料科学中的新原子结构材料研制等提供了大量的实验证明。

黄德欢博士虽身在海外，但他始终没有忘记养育和把他培养成才的祖国。黄德欢说：“无论我走到哪里，我都不会忘记我是一个中国人。正是祖国的培养为我今天的成功铺平了道路。”

1993年8月，黄德欢博士到莫斯科出席第二届国际纳米科学技术大会，并应邀在大会上做主题报告。大会开幕那天，俄罗斯多名领导人也在主席台上就座。黄德欢讲演的第一句话是：“我来自日本，但我是一个中国人。”这句情不自禁的话语充分表达了作为一个中国人的自豪。他的讲演获得了极大成功。

为了使祖国能在纳米科学这个21世纪最重要的研究领域里跟上国际最新研究发展水平，黄德欢博士一直在寻找报国的机会。1991年他在东京的一次国际会议上结识了中科院北京真空物理实验室的庞世瑾教授，此后他把已掌握的单原子操纵技术传授给了该实验室的研究人员，同时还将自己研制的供扫描隧道显微镜使用的新型扫描控制电路及相关的硬件和软件提供给他们参考，还帮助从德国引进了一台超高真空扫描隧道显微镜设备。在他的帮助下，北京真空物理实验室得以迅速地实现了单原子操纵并取得了令人可喜的研究成果。

1996年6月，黄德欢利用到中国科技大学讲学之机，与中国科学院院士、著名激光选键化学家朱清时教授进行了学术交流，并商定在科大合作进行“激光相干控制下的单原子操纵”基础研究。这是一项将激光相干控制与扫描隧道显微镜单原子操纵技术结合在一起的全新的基础研究，如获成功，人们不仅可以更加稳定地操纵单个原子，还能够进行“分子手术”，并制造出具有特殊功能的人造分子和纳米器件，从而使21世纪的物理和化学发生重大革新。为了支援这一研究，中国科技大学抽出巨资从德国购买设备，并抽调几名知名教授组成专题研究小组与黄合作。对此，黄德欢十分感动，他充满信心地表示，有国家的大力支持和中国科技大学的人才优势，该项研究一定会很快取得成果。