太赫兹技术应用前景广阔--访太赫兹科学领头人张希成

　　位于纽约州特洛伊的仁斯利尔理工大学创建于1824年，是英联邦国家中最早的理工科大学。在这所大学里，只要提起张希成教授，人们都会异口同声地告诉你，“他是一个杰出的物理学家，也是我们大学的骄傲”。

　　太赫兹科学近年发展迅速

　　今年49岁的张教授1981年留学美国，早年攻读光学与半导体专业，目前是世界范围内最早从事太赫兹（T-RAY）科学与技术研究的带头人。所谓的太赫兹科学，就是研究电滋波中的某一段，但这段电滋波能“看透”许多东西。100多年前，在红外天文学上人们曾提到太赫兹，但在科研和民用方面很少有人触及。在微波、可见光、红外等技术被广泛应用的情况下，太赫兹发展滞后的主要原因在于缺少探测器和发射源，直到近10几年，随着科研手段的提高，人们在这一领域的研究才有了较大发展。

　　张教授介绍说，目前人类对太赫兹的研究已发展成为一个新的领域，研究太赫兹的单位也从20年前的3个发展到全世界的200多个。但在众多的研究中心里，张教授的太赫兹研究中心目前仍是世界上最大的研究基地，除了6名教授外，还有数十名包括医学、化学博士在内的专业人员和研究生。张教授领导的科研团队本着“要争该领域第一”的精神，在过去10几年里，争得了数十个“世界第一”，其中包括：首先提出电光探测概念，最先发现光整流太赫兹波、最早研制出太赫兹显微镜，第一个采用有机结构作辐射源、并用磁场控制太赫兹辐射，最早发现太赫兹三维层析成像技术、非线性效应、太赫兹与肿瘤的关系，等等。而1995年在世界范围内最先运用的电光取样探测器技术，已在全球范围内的国防试验室、公司企业等被广泛采用。

　　张希成教授说，太赫兹不能代替X光，但却有X光做不到的一些长处。X光和超声波能发现物体的轮廓和状态，但却无法侦测物体的化学性质，无法分辨爆炸物品和药品的区别，然而太赫兹却有这种本领，这对国际上的反恐斗争具有特别重要的意义。对目前人类发明的上百种类型爆炸物和地雷，太赫兹已能识别出其中的50多种。最新的进展是在30米左右，太赫兹就能准确地发现爆炸物品。当然，30米并不是什么了不起的距离，但其实用价值非常大，与其它安检手段相比，这已是独一无二的成就了。

　　太赫兹技术应用前景广阔

　　美国政府在反恐方面的投资非常大，日本也投入了几千万美元进行研发。张教授说，在工业领域，已有50多个公司参与或资助他的研究工作，他们介入的原因是太赫兹有“非损伤探测”的商业利用价值。如今，美国宇航局已正式将张教授研制出来的成果，作为该局检测各种材料的手段。

　　张教授估计，在未来3年至5年内，太赫兹技术应用最广泛的领域首属安检和反恐。近期张教授所写的一篇文章，专门谈到“太赫兹光谱与成像在国防和安全方面的应用”，指出太赫兹对各种爆炸物和指纹，都有非常清晰的成像功能。与目前机场的常规安检设备相比，采用太赫兹安检技术的最大优点在于安全性好，因为太赫兹能量小、震动与转动谱可用光学与化学进行探测、辐射量极小，其对人体的辐射能量比X光小100万倍，因此不会对人体造成脱发等辐射性伤害。

　　预测未来5年到10年的发展前景，张教授认为太赫兹的应用范围将扩大到以下四个方面，一是材料特性的研究，特别是轻分子和半导体，其中高温超导体的特性研究是太赫兹光谱技术应用的另一个领域，二是太赫兹成像和断层成像技术，三是在生物科学和药物领域的研究，包括从癌症诊断到基因分析等。最新的研究发现，人们常饮用的咖啡如果与某些药物相遇，就有可能变成“毒药”，而利用太赫兹技术，将在药理、癌症早期诊断等方面，有可能出现新的突破。

　　科研与教书育人相结合

　　与张教授接触过程中，记者发现张教授笑口常开。细问原因，张教授说他对人生和事业有许多感悟，对名利看的也很淡泊。这里面原因有二，一是年轻时有过在怀柔下乡插队的经历，不怕吃苦，勇于奋斗，懂得什么是“来之不易”和“知足长乐”，二是6年前大病一场，“死里逃生”后，对生活的看法改变了许多，更愿意做好事，做善事，回馈社会，每天都在迎接新的一天，这样自然就活得很快活了。2004年东南亚发生海啸，张教授就一次性捐出讲课费1万美元。

　　平日，张教授不仅指导学生掌握最新试验技术，还教导他们如何做人，而他的方法又有独特之处，那就是组织他们到中国“上山下乡”。有一年，他自费带13个美国学生到中国搞社会实践，出发前对他们说：“当年我来美国洋插队，现在你们和我回中国上山下乡。”我带他们看了许多中国的城市，也带他们到农村，他们看到了农村的大土炕、做饭的大铁锅，也看到了农民用的简易厕所。

　　经过3周的考察，他们返回美国后写的考察报告都非常感人，因为他们看到了真实的中国，对中国的和平发展也有了深刻的了解。更为重要的是，通过比较，他们内心都在反省。这些都对他们的做人原则和学习态度，产生了非常重要的影响。张教授认为，中美之间这种深层交流和学习是互动的，其结果也是双赢的。

　　作为太赫兹科学领域的领头人，张希成教授在谈及自己的成功时，特别不忘记早年在国内中学和北京大学所受的教育，感谢老师们为他打下了扎实的基本功。张教授的学生来自世界各地，他们毕业后回到各自祖国，都成了科研、医学等方面的骨干力量。可以这么认为，仁斯利尔理工大学的太赫兹研究中心，也是一个培养专业人才的摇篮。张教授说，最近美国政府拨款500万美元，让他在太赫兹技术方面培养22个博士，他仍准备采取这种方法，把他们先送到世界各地去学习和锻炼。张教授每年至少要到欧洲等地旅行10多次，但他仍坚持回中国一次，“我对祖国眷恋的情怀，是任何时候都不会改变的”。