编者按：

2025年7月至2026年1月，元培学院2022级本科生李灿辉同学赴美国加利福尼亚大学伯克利分校，于物理系进行科研实习与学术访问。

在伯克利交流期间，李灿辉同学聚焦凝聚态物理前沿，深入参与了过渡金属硫化物（TMD）范德华体系中维格纳晶体（Wigner Crystal）的实验研究。他在极低温环境下运用超高真空扫描隧道显微镜（UHV-STM）等先进仪器进行表征，成功观测到了维格纳分子与维格纳固体两类体系。此外，他将实验观测数据与结合了深度学习算法的理论计算结果进行了定量比对，充分探索了人工智能技术在解决复杂量子多体问题中的应用潜力。这段经历不仅强化了他的核心实验技能，也为他未来攻读博士学位积累了宝贵的跨学科研究经验 。

除了扎实的科研训练，李灿辉同学还积极融入当地浓厚的学术氛围，并对跨文化背景下的社会运作模式进行了深刻的观察与思考。本稿件特此编发李灿辉同学撰写的出访总结，以期与广大师生分享他在学术探索、跨学科视野拓展及人文思考等方面的收获与感悟 。

一、 回首

在加州大学伯克利分校（University of California, Berkeley）进行的这段学术交流，是我本科阶段最为宝贵的一段科研与人生经历。置身于这所世界顶尖的公立研究型大学，我不仅有机会深入凝聚态物理的前沿领域，亲身参与最受关注的科学课题的实验研究，更在多元文化的碰撞中拓展了科技和人文视野。这段经历不仅强化了我的实验技能，更重塑了我对“物理与AI结合（AI4S）”这一跨学科方向的认知，为我未来攻读博士学位及从事相关研究奠定了坚实的基础。

二、 科研工作

在伯克利期间，我加入了 Michael Crommie 教授课题组，参与了关于过渡金属硫化物（TMD）构成的范德华体系中维格纳晶体（Wigner Crystal）的研究项目。这是一项极具挑战性且备受关注的前沿课题，旨在探索电子在低密度极限下由库伦相互作用主导形成的局域化有序状态。

维格纳晶体的观测对材料的洁净度要求极高，任何微小的无序都可能破坏维格纳系统。为此，课题组采用了创新的“BN Sliding”技术。我学习了如何在手套箱和超净间环境下，通过机械剥离和精准转移，制备具有超洁净表面的范德华器件。这种技术有效地去除了界面气泡和杂质，制备出了具有超低缺陷密度表面的可门控二维扫描隧道显微器件。这不仅是我对微纳加工技术的一次系统性实践，更让我深刻体会到极致的实验条件对于观测宏观量子现象的决定性作用。

在极低温环境下，利用先进的扫描隧道显微镜对器件进行表征是本项目的核心。我学习了超高真空（UHV）系统的操作维护，并掌握了利用 in-gap tunneling 技术探测微弱信号的方法。我们的实验在范德华体系中成功观测到了两类维格纳体系：

·维格纳分子： 在缺陷产生的局域束缚势场中，我们观察到了电子形成的局域化有序结构，即维格纳分子。

·维格纳固体： 在相对干净的表面区域，电子展现出了有序的晶格特征。

在数据处理环节，我参加了对维格纳分子融化过程的定量分析工作。我们关注的核心物理问题是：基于理论预测，这些维格纳系统在特定的电子密度下会发生相变，转化为费米液体。此外，理论还指出，当器件绝缘层厚度小于某个临界值时，电磁屏蔽效应会导致系统出现反常的融化曲线。

为了验证这一假设，我们制作了不同绝缘层厚度的器件进行对照实验。我们将实验数据与由“神经网络量子蒙特卡洛”方法得出的计算结果进行了定量比对。这种结合了深度学习算法的理论计算不仅精准地复现了实验现象，更为维格纳体系的存在提供了强有力的证据。这一过程让我直观地看到了人工智能技术在解决复杂量子多体问题中的巨大潜力，也启发了我对于实验数据与理论模型交互验证的深层思考。

三、 学术交流

科研之外，伯克利浓厚的学术氛围也让我受益匪浅。我充分利用学校的资源，旁听了计算机系开设的人工智能核心课程，并积极参加各类学术讲座。

在伯克利，通过与相关领域研究者的交流，我了解到美国学术界目前高度关注人工智能和物理学方面的热点问题。这些交流活动为我提供了一个了解全球科技前沿的绝佳窗口，促使我进一步思考如何将 AI 技术系统性地引入到凝聚态物理的研究范式中。

四、 社会观察与人文思考

在科研与学习之余，美国的实际生活经历也成为了一堂生动的社会学课程。通过与当地居民的深入交流，以及对美国社会运作模式的近距离观察，我不仅体验了不同的社会文化，更不自觉地将其与我在本科期间学习的人文社科知识进行对照。

这种跨文化的比较视角，让我对不同的社会制度、经济形态以及其背后的历史逻辑有了更具象的理解。我观察到美国社会在创新机制上的活力与在某些社会治理层面面临的挑战，这种复杂的现实拓宽了我的认知边界，让我学会了以更加客观、包容且批判性的眼光去看待世界。这段经历在帮助我在成为一名合格的科研工作者以外，也能够成为具有更完整人格和更广阔社会视野的新青年。