同年当选院士的他们：用光学治理沙漠，让拆除爆破全球领先

在千里之外甘肃宁夏交汇处的沙坡头，武汉量子技术研究院院长徐红星用量子技术改造沙漠的试验正紧锣密鼓推进；而在湖北（武汉）爆炸与爆破技术研究院，院长谢先启院士瞄准精细爆破和智能爆破前沿技术展开攻关，聚拢了一批爆破工程专家在武汉。徐红星、谢先启同一年分别当选中国科学院院士和中国工程院院士，长江日报记者近日走访发现，两位院士的技术辐射与人才聚拢效应明显，大城武汉的科研活力肉眼可见。

用光学治理沙漠

徐红星院士。长江日报记者许魏巍 摄

“同学，你想改变世界吗？来研究我们的物理。”11月15日，53岁的武汉量子技术研究院院长徐红星院士通过视频方式向年轻人喊话，他希望更多年轻人选择物理、关注量子技术。武汉量子技术研究院成立于2021年9月30日，主要开展量子科学基础理论研究与核心关键技术攻关，孵化量子领域企业和引进培育人才，推动武汉量子产业发展形成体系。

物理学家徐红星的研究方向是光学，具体研究等离激元光子学和纳米光学，因发现增强单分子灵敏度的方法轰动物理界。2014年徐红星从中科院物理所调到武汉大学物理与技术学院工作，先后任副院长、院长，2017年当选为中国科学院院士，2020年接任武汉大学学术委员会主任。目前，由徐红星领衔的武汉量子技术研究院正在验证一些典型的终端应用，比如量子保密通信的北斗车载导航等，该院的目标是用3至5年时间，建成量子国家实验室武汉分部。

和长江日报记者谈到量子技术时，徐红星的思维是跳跃的，从西部沙漠治理到东部纳米实验室，从北斗铷钟授时到单分子灵敏度，量子技术无处不在。他表示，生活中量子技术被神秘化，甚至有人宣称通过量子技术证实了灵魂与鬼神的存在，这是没有科学依据的。量子技术其实已经有很多应用，如太阳能电池和一些新药的研制等。

“量子技术会对未来产业产生重大影响。”徐红星表示，量子通信是光子通信的一种，只动用一个光子的通信就是量子通信，而武汉是最适合发展量子通信的地方。他判断，10年后量子产业在光谷就会初具规模，量子通信要在武汉发展起来一点不奇怪。武汉发展量子通信得天独厚，因为所有光通信的基础设施、基础材料和基础元器件，乃至整个光通信的工业体系全部在武汉光谷。

据悉，量子科技位列武汉“965”产业集群5个未来产业之一。武汉量子技术研究院主要在量子感知、量子计算、量子芯片、量子材料、量子通信等5个方面开展研究和攻关，并且推动产业化，如量子感知领域要服务于空间技术、极端天气预测、碳中和管理等国家重大需求；量子计算要实现应用开发和产业转化推广；量子芯片将重点开展用于北斗导航的量子芯片研发等；量子材料领域将积极开展超导自旋量子电路材料等一批新型量子材料；量子保密通信领域要加快量子城域网建设和连接，接入更多领域和企业。

徐红星最感兴趣的研究项目是测出单分子灵敏度，因为拉曼光谱一般很弱，但是通过等离激元的增强以后，它的信号可以增强10的12次方倍甚至以上，可以达到单分子的灵敏度。“它的物理机制是我首先发现的，很有成就感的一个工作，也是我对人类知识的一个贡献。”徐红星说，比如说做核酸检测，当达到单分子峰值检测会更准确。单分子对疾病的检测、对环境的检测非常重要，但是单分子光伏比较弱，就需要把弱信号放大，增强光分子灵敏度。目前，单分子检测还属于科技前沿范畴，应用条件比较苛刻。可以设想用少量分子而不是单分子进行检测，效果会更好。

徐红星院士还有一项令人兴奋的技术——用光学治理沙漠。在一般人看来，光学和沙漠治理好像扯不上关系。但徐红星发现，一些特殊的纳米结构材料，在某种情况下能够进行辐射制冷，可以让表面温度降低10到20摄氏度。简单来讲，用这些材料在夏天就可以不用空调了。

夏天的时候，大家都有一种感觉，一钻进汽车以后就特别热，让人非常不舒服。“用这个材料以后车内温度会明显下降，这是对于汽车而言，但是我更想把这种技术推广到沙漠治理上。”徐红星说，沙漠也存在一样的问题。我们如果能够把沙漠降温，那么沙漠的蒸发量会显著降低，能锁住水分就可以搞绿化，沙漠就会变成绿色。

徐红星很快把设想付诸行动。在西安交通大学创新港，徐红星会同西安交通大学成立西部光资源与地球环境研究院，尝试用光学治理沙漠的研究。目前，项目在甘肃和宁夏接壤的沙坡头进行实验，“结合沙漠结皮技术，光改造沙漠的效果很不错”。徐红星打算投入更多精力用光治沙。

“我科研的内在动力，就是为解决国家的问题，为国家服务，为人类做出贡献。”徐红星说。

我国手机产量占全球相当份额，但是手机上的高端滤波器95%需要进口。武汉敏声新科技有限公司创始人、武汉大学教授孙成亮介绍，只要有无线通信的地方就必须要有滤波器。3G赫兹以上主要就是用薄膜体声波，但是薄膜体声波技术中国没有，主要依靠进口，5G技术应用后使用量很大。

徐红星带领团队在实验室攻克了高端滤波器技术难题，并在中科院苏州纳米所把关键的制造工艺打通了，样品性能参数非常理想。“我很兴奋，攻关时每天会给孙成亮打电话……”徐红星向长江日报记者回忆。

汇聚国内顶尖爆破人才

谢先启院士。长江日报记者许魏巍 摄

在江汉大学精细爆破国家重点实验室，今年62岁的中国工程院院士、江汉大学学术委员会主任谢先启异常忙碌，午休时才有空来缓解下疲劳。“拆除爆破全球领先，岩土爆破处于世界先进地位，特种爆破居于世界前列。”湖北（武汉）爆炸与爆破技术研究院院长谢先启很清楚中国在爆破领域的世界地位和短板，近年他将研究目标瞄准精细爆破和智能爆破，研究院汇聚了一大批国内顶尖爆破人才。

谢先启介绍，精细爆破追求的目标比传统的控制爆破更高，爆破过程和效果更加可控，危害更低、安全性更高、环境影响更小，而且更经济。而智能爆破则使用了更多人工智能技术，保证绝对安全。正在施工的川藏铁路线上，他们多次采用智能爆破试验，以确保施工人员安全。

30年来，谢先启一直奋战在工程爆破第一线，主持完成各类爆破工程500余项，并依托重大工程项目深入开展理论研究和技术攻关，带领科研团队取得了多项创新性成果。今年9月25日，谢先启院士当选为中国爆破行业协会新一届会长。

熟悉谢先启的人或许知道，2017年谢先启当选院士后，有双一流高校想“挖”他，被谢先启婉言回绝。他选择留在武汉，而且是留在市属高校，这一举动震动了朋友圈。在谢先启看来，他1988年从部队转业到地方后，一直工作在武汉城市建设的一线，他的爆破事业是在武汉起步的。他认为城市的发展和人才之间是相互依存、共生共长的。

谢先启还清晰地记得，他最早的一次爆破是在汉口三眼桥，时间是1995年12月，一座18层楼的框架剪力墙结构住宅，成了“楼歪歪”，倾斜度达2.88米，按照测定3天之内就会自己倒塌。之所以要将该楼爆破，除了安全原因外，主要是体现武汉狠抓建筑质量的决心。限定3天之内爆破这栋楼，压力大任务重。“我三天三夜只睡了6个小时，快起爆前，大楼倾斜钢筋都拉得咯咯作响，最终在3天之内的12月28日被成功爆破。”

最惊险的一次爆破是2002年1月25日零时，全国关注的违法建筑——汉阳外滩花园1号楼顷刻整体向南定向爆破倒塌。汉阳外滩花园是位于长江汉阳江滩的住宅小区，违建小区距长江大桥仅100多米。“爆破时京广线和长江航道中断了30分钟，万发雷管都是我一个个安装到位，一发一发连接，一天一夜完成，双手都打出血泡。”谢先启向长江日报记者回忆时记忆犹新，他说：“所有雷管我自己一个个连接，主要考虑每个人手法不一样，担心影响爆破效果。”

谢先启亲手爆破的还有“湖北最长高架”之称的武汉沌阳高架桥。“主要是设计很不合理，规划不够科学，无法满足交通需求。”谢先启说，2013年5月18日晚10时起爆，这是国内外采用爆破方法拆除的长度最大、环境最复杂、施工难度最高的钢筋混凝土桥梁，被外界称为“中国桥梁第一爆”。沌阳高架桥周边环境比较复杂，天上有架空的10万伏高压电线，地下管线多达30条，特别是地下天然气管线等，防护难度特别大。

当时还特别邀请8位中国工程院院士、40多位国内知名工程爆破专家参加评审会，专家认可谢先启的爆破拆除方案。“当时延时爆破24.77秒，延时越长，压力越大，难度越高。”国内爆破行业的“天团”汇聚武汉，也见证了武汉的爆破水平。

“城市因人才而发展，人才因城市而进步。”谢先启告诉长江日报记者，很多创造性的爆破工作均是在武汉完成的，现在这些技术已走向了全国，对武汉的感情不是一句话能概括的。

随着城市建设的发展，空间越来越小、楼房越来越高，建筑拆除越来越不容易，谢先启将科研目标投向了精细爆破和智能爆破。“只有用爆破才能解决拆除问题，最早的爆破往往采用朝一个方向倒塌，在实践中能用于放置倒塌垃圾的地方越来越小。”谢先启发明了折叠爆破的方法，也就是爆破不行采用二次爆破，如120米高的建筑，先爆破上面60米然后再爆破下面的60米，二次爆破是在很短时间内完成的。

谢先启还研发了原地坍塌的爆破方法。2018年，在爆破黄陂盘龙城60米高的水塔时尝试采用，取得成功。“在拥挤的城市，这种爆破方式未来应用前景会越来越大。”

身为江汉大学精细爆破国家重点实验室主任，谢先启院士近年将更多精力投入实验室建设和人才培养，相继建立起爆破数字化实验室、爆破损伤实验室、爆破有害效应实验室等10多个分实验室，聚拢了两名全职院士、两名双聘院士和一批知名专家，让武汉迅速成长为全国工程爆破理论与技术研究高地，并向全国辐射爆破技术。

（长江日报记者杨佳峰）

【编辑：余丽娜‬】