中山大學教授：科學家要培養做科研的品位

教育動態來源：南方日報 2012-02-16　

“一納米僅相當于頭發絲的六萬分之一粗細。基于我們的研究，亞穩納米材料的制備過程變得更簡易、環保、廉價，將有利于各種新奇納米材料的制備，有望廣泛應用于人們的生活。比如，用納米材料制造太陽能電池，轉換效率更高，成本也更低，這不啻是一場新材料和新能源的革命。”中山大學物理科學與工程技術學院副院長、納米技術研究中心主任楊國偉教授談起這項研究，抑制不住興奮。

他所領銜的團隊憑借《亞穩納米材料生長的基礎研究》，獲得2011年國家自然科學獎二等獎。

突發奇想的收獲可制備廉價環保的亞穩納米材料

由于亞穩材料結構的特殊性，其有著比穩定相材料更優異的性能。但其傳統的制備方法卻需要高溫、高壓，以及大型、昂貴的機器設備，工藝復雜，成本高昂，環境污染大。

有時，天才的出現靠偶然的機遇。楊國偉介紹，這種實驗方法的發現過程十分有趣：當時他和大家一樣做真空環境下激光融蝕反應研究，他們訂購的脈沖激光器先到了，而反應腔遲遲沒有到貨，楊國偉在等待中，便設想其它實驗方式。他突發奇想：能不能把整個反應系統放置在水里？

結果令人驚喜。他們發現，將激光融蝕系統拓展到液體環境，將產生許多在真空或氣相環境下無法實現的物理化學現象，可以用來制備新穎的亞穩納米材料。當時，國際上只有幾個國家的研究組在做這項研究，其中包括楊國偉團隊。所以，他們被國際同行稱為這一研究的主要開拓者之一。

這個方法極大地推動了亞穩納米材料的應用，使制備過程變得非常簡單，而且廉價、綠色、環保。比如，傳統的金剛石制備，要用到龐大的壓力機將石墨粉末進行高溫高壓的處理。而運用這種新方法，在常溫常壓下，將一根鉛筆芯放在水中，用脈沖激光進行融蝕，在小小的燒杯中就能得到高質量的金剛石納米晶。

這種新穎制備方法，除了應用于光電材料領域，也可用在與人們生活息息相關的環境領域，采用這種技術，國外已經制備出一種可修復污染土壤的膠體凈化劑。這對于備受重金屬污染的珠三角，是很有應用價值的。

提供“菜單式”指導為探索新型亞穩納米材料提供理論基礎

“材料科研的目的是做出對人類有用的材料。但如何制備？材料科學的理論研究就要給出指導和科學預言。”楊國偉說。他和王成新、歐陽鋼、楊玉華、王冰等團隊成員堅持十幾年的研究，相繼建立起了普適性的亞穩納米相成核、生長和相變的熱力學理論即納米熱力學理論和基于連續介質力學和納米熱力學的納米材料體系表面和界面能的理論，預言了一系列奇異的納米尺度效應。

這些理論除了澄清了一些亞穩納米材料制備中有爭議的基礎問題，而且應用于亞穩納米材料生長的理論設計，為材料學家跨過“炒菜”方式的制備研究，有目的地去探索新型亞穩納米材料提供了理論基礎。所以，這些理論研究不僅增加了人們關于納米材料的新知識，更重要的是打開了一扇探索納米材料應用之門。

“所謂‘炒菜’方式的材料制備，就是和炒菜一樣，廚師根據已有的菜單，將原材料進行混合、搭配。科研人員進行材料制備，更多的是根據已有的研究經驗做‘混合和搭配’。”楊國偉解釋，“那么要做新菜的話，就需要廚師根據經驗研究和設計新的菜單。做新材料研究也一樣，也需要理論方法指導。理論方法的預言并不一定能很準確，但能給實驗科學家提供像菜單一樣的指導和參考。”

另外，楊國偉團隊的研究中還制備出多種形態的一維氧化物納米結構，發現了許多新奇的物性及潛在的應用。

“如果這個學科在應用研究方面，繼續發展十年二十年，人們的生活中就會越來越多地出現納米材料制造的器件和物品。”雖然所做的非應用研究，但楊國偉預測起納米材料的未來。

甘心“坐冷板凳”不同階段的學習和積累都有益

在看重應用技術領域的大氛圍內，楊國偉和他的學生們卻甘心“坐冷板凳”，潛心從事基礎研究。他認為，“在研究過程中。如果你自己做不出新東西，發不了文章了，可能想放棄；但在全球范圍來看，學科還在發展，別人做得下去，你就不能放棄。現在的學科分類越來越細，在不同的時間段，不同學科的冷門、熱門交替都是正常的。”

“在年輕的時候，我很長一段時間，一直在尋找自己的真正興趣。”本科畢業的楊國偉，曾經在工廠里面工作，之后又到大學攻讀研究生，從事半導體材料研究。畢業后，他在軍工科研單位等工作，再到清華大學攻讀博士，到美國做博士后研究等等。這些復雜的經歷，對于他回國后到中山大學做研究有著無形的益處，拓寬了眼界，積累了經驗。

“不停地嘗試不同的職業，是為了看看什么職業更適合自己，以選擇最感興趣的學術研究。如果你是一個有心人，那不同階段的學習和積累都會對你有益，對以后的發展有很大的幫助。”他解釋，自己喜歡比較做基礎性、獨立的學術研究，在提倡學術自由的大學環境里更加有氛圍，持續的興趣是支持自己的動力。他家人也十分支持他持續地做研究。

別把科研當任務隨時隨地培養對科學研究的“感覺”

在我國，工作考核對于基礎研究的科學家是個很大的壓力。而在美國、日本等發達國家，這些即使不能實現量化考核目標，也能取得充分的研究資金和肯定。楊國偉認為，科研人員需要有獨立的想法和適當的進度，不能單純地追求研究速度和論文數目。但他對中國的科研管理工作的發展趨勢表示樂觀。

冷板凳不是人人都能坐得住，更何況潛心從事基礎研究十多年。楊國偉對研究組里的學生提三個要求：首先，要對從事的研究感興趣，會對研究中的任何細小的進展由衷地感到高興和興奮，而非只是把科研當做任務。第二，他要求學生在隨時隨地培養自己對科學研究的敏銳感，也就是對科學研究的“感覺”。結合自己的經歷，他認為“機會往往就在眼前，你是否能抓住它則要靠你是否能感覺到它。”最后，他強調，要培養自己從事科學研究的“品位”。

為什么用“品位”這個詞？楊國偉說，從事相同的研究領域，每個人的風格、關注的東西都不盡相同。同行評價你的研究結果時，認為除了高質量和有意義之外，還有你自己獨到的地方，就是你的“品位”。

他因為對所從事的研究有真正的興趣，當研究上遇到困難時總是鉚著勁地去解決。即使在閑暇時間里，腦子里也放不下。