Informe de concesión de patente
Ese mismo año, Kayano, que todavía estaba estudiando doctorado en la Universidad de Michigan en Estados Unidos, comenzó a hacerse cargo de forma independiente de un curso de posgrado por recomendación de su tutor, el profesor chip Tecnología integrada de nanofabricación. Al observar a los estudiantes de diferentes colores de piel y nacionalidades en el aula, siento que Kayano, quien está en el podio y enseña tecnología de nanofabricación integrada de chips, se está volviendo cada vez más desagradable. En una noche nevada en Michigan, una idea apareció en su mente: "Quizás pueda hacer algo".
Cuando esta idea aparecía cada vez más, Kayano comenzó a prepararse para regresar a su país. "Estaba pensando, ya que domino la tecnología de nanofabricación integrada de chips, ¿por qué debería quedarme en los Estados Unidos y contárselo a los estudiantes internacionales? Debería regresar a China y contarles este conocimiento a los estudiantes nacionales después de varios giros y vueltas". Chino se unió oficialmente a la Universidad de Beihang en 2020.
Al final de la primavera, la demanda del mercado, el apoyo político, la investigación científica y la innovación... Cuando el "Núcleo de China" marcó el comienzo de la "primavera" del contraataque desesperado, Kayano estaba listo para seguir adelante y correr hacia más posibilidades.
Incluso en sus treinta, Kayano todavía mantiene su pureza original: intrépido e inflexible; sigue tu corazón y deja que la naturaleza siga su curso.
En 2007, Mao Ye fue admitido en la Escuela de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong. En la universidad, Kayano no era un estudiante particularmente diligente y "obediente". La mayor parte de su motivación para aprender proviene de sus intereses y hace lo que quiere. Un día, de repente tuvo la idea de "ir al extranjero a ver", así que se preparó para realizar exámenes en el extranjero (TOEFL y GRE), consiguió una beca y se fue a la Universidad de Michigan a estudiar una maestría en mecánica. ingeniería.
El tutor de la maestría de Chino es indio y tiene una influencia y un estatus decisivos en la Universidad de Michigan. Cuando Kayano llegó a su casa, le ofrecieron un trabajo de investigación, lo que le permitió tener matrícula gratuita y obtener un salario como asistente de investigación, lo cual fue un buen negocio. Kayano le preguntó a su tutor: "Mis notas no son las mejores y mi currículum no es el más bonito. ¿Por qué me tratas tan bien?"
El tutor de Kaino respondió, porque cree que Kayano tiene el suyo propio. ideas sobre esta investigación. Antes de viajar a Estados Unidos, Kayano mantuvo algunos intercambios con su mentor. Durante el proceso de comunicación dio diversas soluciones a algunos problemas de investigación, lo que dejó una profunda impresión en su tutor. "Él cree que este es uno de mis aspectos más destacados". Maino siguió al tutor de su maestría para participar en trabajos relacionados con estructuras óseas biónicas de nanobiomateriales y logró una serie de resultados.
En 2014, Kayano originalmente planeó trabajar inmediatamente después de graduarse con una maestría. Dijo con franqueza: "Estudiar un doctorado fue en realidad algo muy accidental para mí. En ese momento, Kayano acababa de encontrar un trabajo y conoció accidentalmente al profesor Yasha Yi, que acababa de llegar a trabajar a la Universidad de Michigan". , en un informe académico. A través de la comunicación, los dos chocaron con muchas ideas nuevas, y luego su supervisor de doctorado le dijo: "Quizás podamos realizarlas (estas ideas)". De esta manera, Kayano renunció a la oportunidad laboral y decidió continuar sus estudios. Doctorado en ingeniería eléctrica e informática de la Universidad de Michigan.
La principal dirección de investigación de Chino son los dispositivos optoelectrónicos integrados en chips y la tecnología de nanofabricación integrada en chips. En pocas palabras, lo último sirve a lo primero. Para fabricar dispositivos optoelectrónicos integrados en chips, a menudo es necesario dedicar mucho tiempo y energía a la tecnología de nanofabricación integrada en chips. A partir de 2014, Kayano ingresó a Lurie Nanofabrication Facility, un gran laboratorio de integración de chips en los Estados Unidos, para estudiar la tecnología de nanofabricación e integración de chips basada en materiales a base de silicio, y gradualmente dominó esta tecnología en trabajos de investigación posteriores.
Mientras estudiaba en el extranjero, Kayano llevó a cabo una investigación exhaustiva y sistemática sobre superestructuras ópticas y lentes en la banda de luz visible, nanoestructuras de captura óptica para centelleadores médicos y dispositivos de matriz óptica en fase (OPA) lidar integrados en chip. investigación y logró algunos resultados líderes a nivel internacional.
Kayano desarrolló un sistema de proceso de diseño y fabricación de lentes de superestructura basado en nitruro de silicio rico en silicio de alto índice de refracción, rompiendo la tecnología de diseño de lentes de superestructura resistentes al retardo de grabado y lentes de superestructura no dispersivas, y resolviendo el problema Debido a las dificultades en la fabricación de superficies de superestructura óptica y lentes de superestructura en la banda de luz visible, tales como el alto costo y la gran dispersión, los dispositivos fotónicos integrados tales como lentes de superestructura de estructura de rejilla, lentes de superestructura de polarización lineal y lentes de superestructura de estructura de enfoque basados en la Se ha desarrollado una banda de luz visible. Desarrolló nanoestructuras que atrapan la luz y que pueden usarse como materiales de centelleo médico, mejorando en gran medida la eficiencia luminosa del centelleador médico tradicional. Para el componente de polarización central en lidar integrado en chip, propuso una solución de polarización controlable no mecánicamente basada en una combinación de matriz de fase óptica (OPA) y superficie de superestructura óptica, que puede reducir en gran medida el volumen, el peso y el costo del lidar. Se han publicado resultados relevantes en más de 20 artículos en reconocidas revistas académicas en este campo y se ha concedido 1 patente internacional.
Entre ellos, el método óptico para diseñar estructuras de enfoque desarrollado por Kayano fue informado por la mundialmente famosa revista de tecnología "MIT Technology Review", que señaló que esta tecnología tiene importantes perspectivas de aplicación en la futura litografía de chips. industria (título del artículo "Por qué los metalens están a punto de revolucionar la fabricación de chips").
Después de estudiar e investigar en el extranjero durante muchos años, la relación entre Kayano y su mentor se parece más a la de amigos y socios, que se ha mantenido hasta el día de hoy. Kayano dijo que él y su supervisor doctoral eran personas muy idealistas que siempre pensaron que podían hacer algo para cambiar el mundo. Por lo tanto, su investigación es muy pragmática y a menudo considera la viabilidad de la aplicación industrial a gran escala de algunas tecnologías de vanguardia. Por ejemplo, al desarrollar superlentes de vanguardia, deberían buscar cómo reducir los costos para permitir la producción en masa.
En constantes intercambios con sus tutores y otros profesores, Kayano se convenció cada vez más de este valor: obtener buenas notas no se trata de publicar artículos, ni de fama y fortuna, sino de mejorar la vida de las personas. mundo un lugar mejor. "Hemos estado avanzando hacia este objetivo. Cuando logramos logros, a menudo pensamos en ello de inmediato. ¿Se puede aplicar esto? ¿Cuáles son las ventajas en comparación con la misma industria? El objetivo final de nuestra investigación debe ser beneficiar los resultados de la investigación científica. La humanidad, beneficia al mundo", dijo Kayano.
Al igual que una práctica espiritual, Kayano continuó aprendiendo, aumentando sus conocimientos y mejorando sus habilidades en los Estados Unidos, y pronto se convirtió en un joven erudito muy conocido en la industria de fabricación de chips. Dijo: "Desarrollar procesos de nanofabricación integrados en chips requiere mucha mano de obra, pero cuando uno fabrica personalmente estructuras y dispositivos de 40 nanómetros y 20 nanómetros, conoce cada detalle del proceso de fabricación de chips, lo cual es muy "Mirando hacia atrás ahora, esta es una de mis mayores ganancias en los Estados Unidos".
Incluso después de establecer su propio nicho en el extranjero, el camino de Kayano para regresar a China y asumir el cargo aún no fue sencillo.
Después de permanecer en los Estados Unidos durante más de siete años, Kayano no conocía a nadie en la comunidad académica nacional y solo podía buscar trabajos y currículums en línea. Afortunadamente, muchas escuelas nacionales tenían foros juveniles en el extranjero en ese momento, y algunas universidades también extendieron con entusiasmo invitaciones a Kayano. Entonces, durante las cortas vacaciones de Navidad de 2018, regresó a China y visitó cuatro universidades a la vez. Sin embargo, no fue un viaje exitoso. El profesor que conoció en ese momento parecía estar más interesado en el factor de impacto del artículo en su currículum que en algunos de los logros en tecnología y dispositivos de nanofabricación que Kayano produjo. Ese invierno aprendió por primera vez sobre las mamparas de papel.
También se le recomendó a Kayano que publicara algunos artículos en algunas revistas de alto impacto antes de regresar a China en busca de empleo. Después de pensarlo, Kayano se negó. "Es posible que pueda hacer esto, pero esta no es mi intención original al hacer investigación. El valor de los resultados de la investigación radica en si pueden promover el progreso en su campo. Creo que una buena investigación es aquella que realmente puede resolver problemas y ser verdaderamente aplicable "Aunque su breve regreso en 2018 no dio ningún resultado, Kayano todavía insistió en la idea de regresar a su país. Después de graduarme del doctorado, continué haciendo investigación postdoctoral durante un año y completé el trabajo inacabado antes de regresar a China a finales de 2019.
Esta vez, conocí a un "Bole" que lo entendía: el académico Fang. Después de algunos intercambios en profundidad, el académico Fang le dijo: "Su investigación es muy buena. Necesitamos mucho talentos como usted en dispositivos optoelectrónicos integrados en chips y tecnología de nanofabricación. En comparación con los artículos, prestamos más atención a las aplicaciones que pueden Resultados que son prácticos, solucionadores de problemas y verdaderamente útiles." De esta manera, Kayano se unió a la Universidad de Beihang como investigador asociado.
“Para investigar, es necesario encontrar personas con ideas afines. El académico Fang y yo tenemos la misma idea, que es hacer cosas prácticas y útiles, en lugar de publicar artículos, nos preocupa más. "Podemos integrar chips en el negocio. Hagámoslo, fabricemos los propios chips de China en nuestro propio campo y los industrialicemos, cambiemos el patrón de la industria de chips y dejemos que el negocio de chips de China alcance o incluso supere a los Estados Unidos", dijo. Kayano.
En comparación con el diseño de chips, la fabricación de chips es el "tablero corto" clave que restringe el desarrollo de la integración de chips en nuestro país. Cómo convertir dispositivos optoelectrónicos en chips y hacerlos tan pequeños mientras se reducen los costos, las funciones completas, el buen rendimiento y la alta tasa de rendimiento es un gran problema. Kayano regresó para resolver este problema.
Basándose en años de investigación y acumulación en el campo de los dispositivos optoelectrónicos integrados en chips, y enfrentando las necesidades de desarrollo de instrumentos clave de medición y navegación domésticos, Kayano inmediatamente comenzó a investigar sobre métodos teóricos y tecnología de fabricación de chips. dispositivos integrados de medición de precisión cuántica después de regresar a China, que incluyen principalmente magnetómetros atómicos integrados en chips, giroscopios atómicos integrados en chips, tecnología de superficie de superestructura óptica funcional, lentes de superestructura óptica integrada planas orientadas al comercio, etc. , se comprometió a brindar un sólido apoyo técnico a China para avanzar en la tecnología de chips optoelectrónicos clave en un corto período de tiempo. Al mismo tiempo, Kayano también se basó en el desarrollo de importantes proyectos nacionales de investigación científica para llevar a cabo trabajos relevantes de construcción y enseñanza de plataformas.
Habiendo estado involucrado en investigaciones científicas durante muchos años, Kayano rara vez tiene emociones negativas. Al recordar su propio viaje, dijo: "Si hay un problema, resuélvelo. De hecho, no tengo tanto tiempo ni energía para resolver asuntos emocionales".
Cuando tenía En Estados Unidos, aunque el equipo de Kayano tenía muchos recursos, pero había muy poca gente en el equipo, sólo dos médicos, él y su hermano. En esos años, los dos completaron una investigación científica tras otra. Surgen varios problemas durante el proceso de fabricación de dispositivos optoelectrónicos integrados en chips. Sin embargo, Kayano y su hermano no se quejaron. Simplemente se sumergieron en el trabajo y finalmente completaron múltiples tareas de investigación científica con estrictos indicadores de ingeniería. "En realidad, no nos sentimos muy cansados. Por un lado, investigamos de forma planificada y, por otro, pensamos desde otro ángulo y lo intentamos más. No tenemos tiempo para pensar: esto es Es tan difícil, ¿qué debemos hacer si no podemos hacerlo? En otras palabras, esto es demasiado difícil de hacer. Ahora que has empezado a hacerlo, tienes que hacerlo y hacerlo bien. .
"
Cuando regresó a China, aunque al principio no lo reconocieron, Kayano nunca pensó en darse por vencido. Lo que pensó fue: cualquier problema se puede resolver. Siempre que obtenga resultados, utilícelos. algún día alguien lo reconocerá. Es este espíritu optimista y tenaz el que ha hecho de Kayano lo que es hoy.
El magnetómetro atómico basado en el efecto de relajación del intercambio libre de espín atómico (SERF) es actualmente el más preciso. La precisión teórica del sensor de medición del campo magnético puede alcanzar un nivel inferior. Es el dispositivo central en los equipos de medición magnética estratégica actual y de medición biomagnética médica. El magnetómetro atómico basado en chip reducirá en gran medida el tamaño del dispositivo actual (de. (el centímetro tradicional) reducir el nivel al milímetro o incluso al micrón), reducir el consumo de energía y el costo es la única manera de lograr en el futuro dispositivos de detección magnética cuántica de alta precisión, miniaturizados y dispuestos, como los sistemas de navegación microcuánticos, sistemas microsumergibles de aguas profundas e imágenes cerebrales magnéticas de alta resolución. Existe una necesidad urgente de chips de magnetómetros atómicos en una variedad de equipos militares y médicos, como dispositivos y equipos de medición biomagnética intervencionista in vivo. >2065438+ En 2004, Sandia National Laboratories recibió una subvención de los Institutos Nacionales de Salud. Con el apoyo del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIH) y el Departamento de Seguridad Nuclear de EE. UU. (DOE-NNSA), el desarrollo del Se ha iniciado el prototipo de matriz de magnetómetro atómico (OPM) de microchip SERF. Además, el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de EE. UU. (NIST) ha recibido apoyo del Instituto de Investigación Estratégica de EE. UU. financiado por el Programa de Investigación Ambiental y de Desarrollo. Se ha desarrollado un prototipo de magnetómetro atómico unido verticalmente adecuado para métodos de fabricación integrados de chips y se ha iniciado la investigación sobre magnetómetros atómicos integrados de chips. Al mismo tiempo, mi país se encuentra en el "Décimo Plan Quinquenal" La necesidad urgente de chips. -Se propone claramente un dispositivo de medición de precisión cuántica integrada. El núcleo de los magnetómetros atómicos integrados en chips es resolver los problemas de control y acoplamiento de la fotónica en los magnetómetros atómicos integrados en chips, que es el núcleo de la micronanofotónica, la nanofabricación integrada en chips y precisión cuántica. Cuestiones interdisciplinarias en la medición.
Para resolver este problema técnico, Kayano solicitó el Proyecto del Fondo de Ciencias Juveniles de la Fundación de Ciencias Naturales "Investigación sobre la manipulación y el acoplamiento integrados de fotones en magnetómetros atómicos de chips". En el proyecto de investigación, explorará métodos de manipulación óptica de precisión y mecanismos de acoplamiento óptico/cuántico en magnetómetros atómicos en miniatura a escala de chip y, sobre esta base, desarrollará soluciones integradas de manipulación y acoplamiento de fotones para magnetómetros atómicos a escala de chip. Los investigadores del Micro Atom Ensemble llevan a cabo experimentos de medición magnética extremadamente débil de acoplamiento óptico/cuántico integrado, sentando las bases para avances en magnetómetros atómicos integrados a escala de chip.
Solución para la manipulación y el control de fotones en chips atómicos integrados. magnetómetros El problema del acoplamiento es el primer paso para superar el cuello de botella existente y desarrollar un sistema de medición cuántica de precisión integrado, de tipo matriz y de alta precisión. También es el primer paso para realizar imágenes cerebrales magnéticas de alta resolución en las profundidades del mar. /detección geomagnética profunda y chip propuesto por el “Décimo Plan Quinquenal” del país. Este es el problema central que el sistema de medición cuántica necesita resolver urgentemente
En términos de aplicaciones más cercanas a la vida de las personas. Kayano también mencionó: “Nuestros teléfonos móviles, por ejemplo, tienen sensores de giroscopio. Aunque es suficiente para la vida humana, aún no ha alcanzado el estado ideal. Si los giroscopios cuánticos se convierten en chips, la navegación y el posicionamiento de los teléfonos móviles serán más sensibles y precisos. La mayoría de los sistemas de conducción autónoma actuales dependen del lidar como sensor de alcance central, pero los radares actuales siguen siendo relativamente grandes y solo se pueden colocar en el techo del automóvil. Si se trata de un microchip, no sólo puede reducir el tamaño, sino, lo que es más importante, reducir el costo, permitiendo que un automóvil instale un escaneo lidar integrado de múltiples chips en diferentes dimensiones, haciendo así que la conducción autónoma sea más precisa y segura. "
Actualmente, el trabajo relevante se está llevando a cabo de manera ordenada. Kayano dijo que los alimentos deben comerse poco a poco y el camino debe recorrerse paso a paso. No se logrará fabricar los propios chips de China. de la noche a la mañana, pero está dispuesto a trabajar incansablemente para lograr este objetivo.
Además, Kayano se compromete a construir un sistema de laboratorio de sala limpia con chip integrado basado en el Laboratorio de Tecnología de Nanoprocesamiento de Laurie, el mejor chip integrado. Laboratorio de sala limpia en los Estados Unidos. Es una importante plataforma de fabricación experimental para microestructuras y microsistemas y puede desempeñar un importante papel de apoyo en el futuro de la electrónica, la electricidad, la maquinaria, los materiales, la biología, la óptica y otras disciplinas. La plataforma es un proyecto a largo plazo, y el objetivo inicial es. El objetivo esperado en cinco años es construir una sala limpia de clase 100 y un sistema de circulación interna de purificación de gas, un sistema de gestión y uso de personal. Las patatas fritas ya están muy calientes. Como setas después de una lluvia primaveral, también se han creado muchos laboratorios para fabricar chips. Pero, en términos relativos, en China faltan profesionales en la depuración de equipos, el mantenimiento y el desarrollo de procesos. "Aunque la construcción del laboratorio se ha incluido en la agenda, en investigaciones anteriores, Kayano propuso utilizar temporalmente plataformas públicas nacionales de nanofabricación. Dijo: "Debido a que el país ha gastado mucho dinero en la construcción de laboratorios de fabricación de chips, deberíamos aprovecharlos al máximo. En comparación con algunos laboratorios maduros de Europa y Estados Unidos, es posible que no tengan suficiente acumulación de tecnología, pero su equipo sigue siendo muy bueno. Podemos cooperar y utilizar la experiencia en procesos extranjeros para realizar investigaciones, abordar conjuntamente problemas clave, mejorar la precisión y maximizar los beneficios. ”
Al mismo tiempo, Kayano también dijo que para lograr un control independiente de la tecnología, definitivamente es necesario establecer su propio laboratorio, pero antes de eso, primero es necesario cultivar o introducir un grupo. de talentos relevantes y luego construir un laboratorio maduro.
En la Universidad de Beihang, Kayano planea ofrecer un curso de inglés sobre nanofabricación integrada de chips.
En la actualidad, este curso es relativamente raro en las escuelas nacionales. Incluso en los Estados Unidos, solo lo ofrecen unas pocas universidades con condiciones relativamente buenas. Sin embargo, la tendencia de los dispositivos electrónicos y ópticos en toda la industria es hacia la miniaturización, por lo que la tecnología de nanofabricación integrada en chips no sólo se utiliza para fabricar chips, sino que también es la única forma de fabricar nuevas nanoestructuras/dispositivos con múltiples funciones. Esta tecnología seguramente será cada vez más popular en el futuro. Con su experiencia en la enseñanza de este curso en los Estados Unidos, Kayano espera que al ofrecer este curso, los estudiantes nacionales puedan aprender más sobre esta tecnología y cultivar más talentos en la nanofabricación integrada de chips para China.
Kaino tiene sus propios requisitos y expectativas para sus alumnos. En primer lugar, quiere que los estudiantes tengan un corazón fuerte, que no eviten o incluso se rindan debido a la dificultad del trabajo de investigación, sino que tengan un espíritu indomable; en segundo lugar, espera que los estudiantes puedan hacer el proceso de investigación más feliz y disfrutar del proceso de investigación científica; . "La experiencia es el activo más valioso. Incluso si al final no lo logras, habrás acumulado mucha experiencia valiosa en el proceso. ¿Cómo puedes ganar experiencia si no intentas explorar? Sigo diciendo que el Lo mismo. Si hay un problema, resuélvelo. No huyas, no te rindas, ten el espíritu para hacerlo”.
Jugar baloncesto, aprender guitarra y practicar buenas habilidades culinarias. a través de vídeos cortos... Kayano también lleva una vida muy seria fuera del trabajo. Ya sea en el trabajo o en la vida, mantiene su propio ritmo y no es ni arrogante ni impetuoso. Kayano no hace demasiadas suposiciones sobre el futuro y no se sentirá ansioso por lo desconocido. Para él lo único claro es aprovechar el momento, trabajar duro y dedicarse de todo corazón a la investigación científica que ama.