编者按
近日，中国科学院、中国工程院2019年新当选院士结果公布。北京大学7人当选，为全国高校第一。北京大学物理学院高原宁教授、北京大学前沿交叉学科研究院汤超教授、北京大学数学科学学院张继平教授、北京大学化学与分子工程学院张锦教授、北京大学信息科学技术学院彭练矛教授新当选为中国科学院院士。北京大学人民医院胸外科王俊教授、北京大学第三医院血管医学研究所董尔丹研究员新当选为中国工程院院士。至此，北京大学现有中国科学院院士83人，中国工程院院士18人。
大师身旁宜聆教，未名湖畔好读书。一代代北大人为我国科学技术和工程科学技术事业的发展作出了重要的贡献。北大官微邀您走近新晋院士的故事，与北大风骨、家国情怀、科学精神相逢。
今天
我们一起走近新晋中国科学院院士
北京大学信息科学技术学院电子学系
彭练矛教授
探索“中国制造”的芯片为国家芯片研制提供“北大方案”是彭练矛的追求
2018年
习近平总书记到北大视察工作时
在“领先世界的碳芯片技术”展台前久久驻足
彭练矛代表团队向总书记汇报科研成果
道来一个又一个“中国奇迹”
习近平总书记视察北大时，金光生命科学大楼内的展板，展示了近年来北京大学在理科、工科、医科等领域的科研成果。
三十余年在科研攻关一线的坚守
只为让祖国屹立于科技强国之林
2019年
彭练矛教授当选中国科学院技术科学部院士
继续走在“科研强国”的路上
彭练矛接受北大电视台采访，畅谈心中的中国梦、北大梦
学术道路：风雨后会有彩虹
1978年，年仅16岁的彭练矛考入北京大学无线电电子学系，成为恢复高考后第一批进入燕园的学生。处在改革开放的时代浪潮里，彭练矛加倍珍惜在北大学习机会，他对待专业知识学习格外刻苦认真，期望补齐短板来推动国家科研巨轮前进。
在恩师西门纪业教授的带领下，他与电子显微学结下了不解之缘。1983年，彭练矛以优异的成绩通过CUSPEA（中美联合招考物理研究生项目）选拔，前往亚利桑那州立大学美国国家高分辨电子显微学中心攻读博士学位，师从考利（J. M. Cowley）教授。
在美国顺利拿到博士学位后，彭练矛又先后前往挪威奥斯陆大学和英国牛津大学继续研究工作，在电子显微学领域崭露头角，做出了一系列瞩目的成绩。然而，在海外的岁月里，亲人的温暖和祖国的进步常使他心潮澎湃。1994年底，彭练矛回到阔别了十余年的祖国——“彭的离去是英国电子显微学界的一大损失。”英国剑桥大学卡文迪什教授豪伊（A. Howie）这样说。
世纪之交的中国更加重视高校建设。彭练矛在1999年回到北大，将自己在电子显微学领域的知识应用于纳米材料的研究，并致力于纳米电子学方向的探索。
“我希望我们的科研成果能推动整个人类文明的发展，让祖国真正屹立于科技强国之林。”这份“科研强国”的初心一直激励着彭练矛在科学道路上攻坚克难。
打破“卡脖子”，为“中国芯”注入强心剂
芯片是一个国家发展高科技产业的核心所在，但中国在基于硅基CMOS技术的传统芯片产业一直处于被西方“卡脖子”的相对落后的境地。
21世纪以来，传统硅基芯片受摩尔定律的限制，发展速度日益缓慢，科学家一直试图寻找能够替代硅的芯片材料，其中碳纳米管晶体管（简称“碳管”）是颇具研究价值的方向。2000年，彭练矛开始带领研究团队探究用碳纳米管材料制备集成电路的方法。
最开始的七年，团队跟着西方先进技术一路摸索，克服了纳米电子学的领域的问题，为碳管制备技术打下基础，正式进入碳管材料和碳基芯片的研制。
接下来的十年，彭练矛团队放弃传统掺杂工艺，创造性地研发了一整套高性能碳纳米管晶体管的无掺杂制备方法，突破了N型碳管制备这一跨世纪难题。2017年，团队首次制备出栅长5纳米的晶体管。这是世界上迄今最小的高性能晶体管，综合性能比目前最好的硅基晶体管领先十倍，接近了理论极限。
2018年，团队再次突破了传统的理论极限，发展出新原理的超低功耗的狄拉克源晶体管；同年，用高性能的晶体管制备出集成电路，最高速度达到了5×103兆赫兹，不仅跻身与斯坦福大学、麻省理工学院等研究机构同步的国际领跑行列，而且在最关键的核心技术上是世界领先的。
这一系列鼓舞人心的“战绩”背后是彭练矛团队二十年如一日对于核心技术孜孜不倦的追求。“习近平总书记去年对我们团队碳材料技术所评价的‘另辟蹊径’‘柳暗花明’极大鼓舞了每位成员。造出性能更好、能耗更低的碳纳米管，让我们的技术尽快、尽可能多地运用到后摩尔时代的芯片制造业，使中国科技也能引领世界文明的发展，这就是我们团队的‘中国梦’。”彭练矛兴致勃勃地说。
实现碳芯片的进一步发展，除了依靠团队自身的努力和市场化的运作以外，来自政府和学校的支持也必不可少。“仅在理论基础研究方面，科技部就提供了连续20年、总经费近1亿元的支持。2012年开始，北京市科学技术委员会主导成立了北京碳基集成电路研究院，按照新型研发机构的方式给予长期支持。”彭练矛说，目前正在筹建的国家创新中心也考虑将碳基集成电路技术纳入其中。
而就在不久前，学校发文成立“北京大学碳基电子学研究中心”实体研究机构。北京大学的碳基技术正在逐渐完善的机制体制保障和在国际顶尖科研团队的协作攻关下蓄势而出。
成为一颗大树，培育祖国需要的人才
彭练矛是个对人才培养和队伍组织格外看重的科学家。他直言自己的学生时代非常幸运，在北京大学读书期间跟随严谨治学的西门纪业教授打下坚实的基础。“尽管西门老师在理论电子光学领域的研究成果当时已经处于国际领先水平，但他还是建议我出国看看。西门老师说美国的电子显微学水平远远领先中国，技术上一定要虚心地向人家学习。”
在亚利桑那州立大学攻读博士期间，彭练矛的导师是高分辨电子显微学派的“掌门人”考利（J.M.Cowley）教授，他们一起开展了电子显微学领域大量的基础研究工作。
“考利教授对科学是发自内心的热爱，也非常愿意指导学生。他每周固定安排两个半天训练学生使用实验设备。只要他在办公室，任何学生都可以敲门，他会就一个科研问题和学生讲解、讨论很久。”考利教授对于科研和教学的热忱令彭练矛感动不已。“就在恩师去世前两天，竟然还在做实验。其实像他这样的大科学家，完全不必亲自下一线，可他就是喜欢摆弄设备、带学生，这是一种对于学术纯粹的爱。我希望自己也能够成为这样的人。”彭练矛感怀道。
深受老师影响的彭练矛在科研攻关的同时，在教学和团队建设上投入了大量心血。他曾经获得全国优秀博士学位论文指导教师、首届北京大学十佳导师等荣誉称号；他认为，学科的繁荣不可能由某一位杰出的科学家来实现，所有突破性成果都离不开一个前赴后继、薪火相传的创新研究群体。昨日的学生成长为今天的先生，彭练矛想把自己变成一颗大树，在中国纳米电子学人才培养方面结出更多成熟的果实。
彭练矛带学生做实验
彭练矛对致力于从事科研的学生也有恳切的期许。他认为对科研态度的秉承与对先进技术的传承同样重要。“老一辈科学家是在物质条件匮乏的条件下，兢兢业业地扎根科研；现在的条件改善很多，很多年轻人反而‘坐不住’了。”彭练矛希望有志青年能够把眼光放得更长远，把目标立得更远大。“也就是人们常说的‘脚踏实地、仰望星空’。年轻人不该局限于赚钱、发论文的小目标，更要有强国之志、振兴民族的使命和胸怀宇宙的精神——这才是我们北大科研人的职责和情怀。”
新晋院士，助力碳基芯片产业
彭练矛认为，目前，基于碳纳米管的无掺杂CMOS技术已经不存在原理上不可克服的障碍，然而，要建设一个完整的碳基芯片产业，还有很多工程化的工作待进一步完成。对于未来的技术发展，他认为要在相关技术成熟后着手产业化投入。“未来的技术发展首先要保证前沿性，北大的作用是不可替代的。”在他的规划中，“相关项目的核心技术成熟之后，将面向企业寻求合作或者转化，形成完善的产学研链条，这其中还有很多工作要做，中国芯片的研发不可以‘搞大跃进’、‘放卫星’。”彭练矛中肯地表示。
当被问及新当选院士的感受时，彭练矛表示，当选院士只是对于团队此前工作成果的认可和肯定，但未来的工作规划和愿景并不会因此发生根本性的变化。“我还是会一如既往地在碳芯片技术研发领域投入全部心力，为国家繁荣和人类进步做出贡献。如果一定要说有变化，那就是责任和担子更重了。”
人物卡片
彭练矛的主要研究领域为电子显微学和碳基电子学。在电子显微学领域，发展了可以精确处理一般材料体系反射和透射电子衍射、弹性和非弹性电子散射的理论框架；建立了确定材料结构所需的重要参数库。在碳基电子学领域，发展形成了整套碳基CMOS集成电路无掺杂制备新技术。采用不同功函数的金属作为电极，实现了碳管理想的欧姆接触，解决了制备性能超越硅基晶体管的碳管CMOS晶体管这一世界难题；利用钇可与碳纳米结构形成完美浸润，获得了高质量的超薄氧化钇栅介质层。在此基础上，首次制备出性能接近理论极限、栅长仅5纳米的碳管晶体管，综合性能超过硅基器件十余倍。
相关工作获2010和2016年国家自然科学二等奖，入选中国高等学校2000和2017年十大科技进展，2000年中国基础科学研究十大新闻，2011年中国科学十大进展。2015年荣获第四届首都科技盛典—推动“北京创造”的十大科技人物称号；2018年获“何梁何利基金科学与技术进步奖”。2019年，新当选中国科学院院士。
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采访：韩芳、谢伟滨、张守玉、王鹏
文字：谢伟滨、张守玉编辑：王悦、王艺遥摄影：王天天资料图片：受访者提供、北大新闻网视频：北大电视台、赵旦排版：燕唯一责编：以栖、昭花花