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        杨国伟:心无旁骛攻关纳米

        日期 2014-04-10   来源:《瞭望》新闻周刊   作者:詹奕嘉  【 】   【打印】   【关闭

          “我们做纳米研究的人大多有一个共同的梦想,就是希望纳米材料能取代目前的传统材料,而且产生传统材料所无法比拟的优越性能”。

          中山大学纳米技术研究中心主任杨国伟是个大忙人,春节假期还没结束就把自己“泡”在了实验室里。

          “喜欢研究的人会无时无刻都在琢磨。”他对本刊记者说,“科学研究能给我带来很多乐趣,所以我经常沉浸在自己的课题里,就算周末也不例外,有很多的科研灵感都是在休息时间产生的。”

          自从十年前归国后,杨国伟带领的团队专注于亚稳纳米材料研究,实验制备了一系列具有潜在应用价值的新材料,其中包括将来有望应用到“集成光路”中的“蓝-紫色纳米激光器”的纳米碳立方体等。

          凭借《亚稳纳米材料生长的基础研究》,杨国伟团队获得了2011年度国家尊龙凯时奖二等奖。他将自己的成功要诀总结为“心无旁骛”。

          顺应“世界潮流”

          和许多“走出高校就进科研机构”的研究人员不同,杨国伟的履历表让人感觉眼花缭乱:1986年毕业于郑州大学物理系后,曾经在工厂里工作,几年后到合肥工业大学应用物理系攻读研究生,1992年毕业后在一家军工科研单位工作,随后又到清华大学材料科学与工程系攻读材料物理与化学专业博士学位,2000到2002年在美国伊利诺伊大学香槟分校物理系和美国能源部弗雷德里克•赛兹材料研究实验室做博士后研究。

          毕业、工作、读研、工作、考博、出国、回国,自2002年被聘为中山大学光电材料与技术国家重点实验室教授,杨国伟在这里一呆就是12年,再也没挪过窝。面对本刊记者“为何频换学习工作单位”的疑问,他的答案很直接:“寻找学术研究的真正兴趣和方向。”

          “在年轻的时候,我花了很长时间寻找自己的真正兴趣。”杨国伟说,“不停地尝试不同的职业、不同的单位,是为了看看什么地方更适合自己,以选择最感兴趣的学术研究。只要是有心人,不同阶段的学习和积累都会有益,都会对以后的发展有很大帮助。”

          材料物理和纳米技术成为杨国伟在科研领域的最终选择,这与物理学近几十年来的发展潮流密切相关。

          杨国伟说,在量子力学和相对论出现之后,力学、光学、电学等传统物理学领域的基础理论似乎很难有所创新。上世纪70年代开始,应用物理学兴起,其中材料科学成为热门领域,“把物理学知识应用到新材料研发上,成为国际物理学界很重要的一个发展方向,比如近期热门的3D打印,就是计算机科学和材料研发结合在一起的成果。”

          在给学生上课时,杨国伟经常引述孙中山先生的一句话“世界潮流,浩浩荡荡”,强调研究要把握学科的发展主流方向,否则必然落伍。“做学问必须顺应国际发展潮流,这是不以人的意志为转变的。客观地说,在材料物理领域,我们的科研水平和美欧有差距,不在国际前沿怎么实现原创?你可以不跟潮流,但不跟的结果可能就是永远落后,这就像井底之蛙一样,不能知道外面的天空有多大。”

          赢得“风投”

          2005年年初,杨国伟怀着“试试看”的想法去申请国家杰出青年科学基金(简称“杰青基金”),经过半年的评审后中选。由于有相当长一段时间不在科研机构工作,发表的论文数量也不多,而且没有拿过任何国家级的重要科研项目和奖项,自认为“科研基础不算好”的杨国伟对这个结果感到欣喜异常。

          “申请杰青基金不需要具体的科研题目,我之前取得的科研成就不占优势,估计评委可能更看重我在这个领域做科研的潜力和能力。”杨国伟回忆说,当时杰青基金申请的条件门槛不高,没有对职称提出很特殊的要求,而且不管是高校、科研机构还是企业的研究者都有资格申请,但评审过程十分严格,首先需要经过同行匿名评审,随后是另一批专家评审,最后还要答辩,从申请到公布历时整整半年。

          在杨国伟眼中,杰青基金是当时声誉最好、支持强度最大的人才激励型基金,可以说是青年科研工作者的“风投”,为他归国之后的科研工作提供了难以估量的支持。杰青基金给他提供了160万元的科研经费,而他2005年前拿过的最大额度的科研项目经费也不过十几万。

          在申请杰青基金的答辩时,杨国伟就向评委们强调,材料物理学领域多数人侧重于实验而非理论,他的研究特色在于理论和实验相结合,而且选题都属于前沿领域。8年来的事实证明了他并没有辜负杰青基金的支持,不仅所获得的科研项目经费支持如滚雪球般增加,而且相关荣誉纷至沓来。

          2006年,杨国伟获国务院颁发的政府特殊津贴,2007年被聘为教育部“长江学者”特聘教授,2008年获广东省科学技术一等奖(第一获奖人),2009年入选国家“新世纪百千万人才工程国家级人选”,2011年度国家尊龙凯时奖二等奖(第一获奖人),2012年入选广东省首批“南粤百杰培养工程”,2013年任国家重大科学研究计划项目首席科学家。

          探索纳米材料奥妙

          一纳米仅相当于头发丝的六万分之一粗细,“纳米材料”正是杨国伟团队的科研主攻领域。

          谈及现在社会上各式各样的“纳米产品”,杨国伟很不客气地评价,许多所谓的纳米产品都在盗用纳米材料的概念,虽然纳米材料研究已经超过30年,但时至今日,纳米材料也没有真正大规模进入到民众的生活中,不少广告商吹嘘的“纳米材料”严格意义上只是“超微颗粒”。

          杨国伟解释说,并不是说某个产品材料尺度达到纳米那么小的级别就是纳米产品,因为纳米产品的关键评价标准除了大小尺度,还有性能。“如果只是尺寸达到了纳米级别,性能有所改善而并未发生本质改变,那只能称为超微颗粒。”

          “我们做纳米研究的人大多有一个共同的梦想,就是希望纳米材料能取代目前的传统材料,而且产生传统材料所无法比拟的优越性能。”杨国伟告诉本刊记者,他目前承担的一项国家重大科学研究计划项目,就是希望能够制成在光电领域、生物医学领域有广泛应用前景的纳米材料。

          杨国伟举例说,在医院进行核磁共振之前,患者需要注射一种俗称“造影剂”的特殊液体,与磁场扫描发生感应,以便医生在电脑前分析病患影像。现在通用的造影剂材料尺度比较大,而且功能比较单一,注射一次之后只能看到核磁共振的照片,但如果使用纳米材料制作造影剂,功能则更加多样,除了有磁性还能“发光”,更加便利医生识别肿瘤细胞和良性细胞,可以用不同手段来研究肿瘤。

          目前,这样的纳米造影剂已经进入了实验状态——在杨国伟团队和中山大学附属医院肿瘤中心合作攻关下,这种具备双重功能的造影剂已经开始用于核磁共振的生物学研究,实验效果远远超过传统的造影剂。“此外,传统的造影剂有毒性,会对患者身体产生不良影响,而我们研究的造影剂做了生物学测试,不仅在磁性和发光效能上好于目前的造影剂,而且没有毒性。”

          说得兴起时,他干脆领着本刊记者到电脑前面,打开了一个PPT文件,指着其中一张图片说:“我们去医院验血,至少一个小时之后才能取结果,为什么时间那么长?是因为抽的血要分成好多份,去不同的仪器上检测。但是纳米材料做的这种芯片,一块芯片自带太阳能电池和多种检测功能,放一滴血上去没一会就把十几项血液功能检测出来了,美国科学家已经在实验室完成了这种芯片的原理设计。”

          “纳米材料不光会占据未来诊断治疗领域的重要位置,如果这个学科在应用研究方面继续发展几十年,人们生活中就会出现越来越多的纳米材料制造的器件和物品。”对于纳米材料的未来,杨国伟持一种谨慎而乐观的态度。

          他认为,纳米材料目前还处于基础研究和实验阶段,真正意义上的纳米技术大规模进入人类生活,最少还要十到二十年。当然,纳米材料真正成为一个新研究领域是在上世纪80年代后期,20多年来能取得如此进展,已经让杨国伟感到进步神速了。

          期盼年轻人安心做研究

          2002年回国后,为了追赶材料物理学的国际研究水平,杨国伟与发达国家研究机构保持着密切联系,并时常出国进行学术交流。

          2004年,他任德国莱比锡大学物理系客座教授,2006年又到法国图卢兹国家科研中心材料实验室当了三个月客座教授,2009年成为日本筑波国立材料科学研究所日本学术振兴会外国人研究员,去年则成为英国伦敦国王学院高级研究学者。

          在国外交流工作的这些时间里,杨国伟尤为关注海外年轻学者的研究状况。他发现,虽然欧美日大学、科研机构的工作机制差异很大,但多数突破、创新都出自年轻学者之手,说明这些科研机构和工作环境可以吸引愿意做研究的年轻人,并发挥他们的科研潜能。相比之下,我国不少高校和科研机构在青年人才的培养、激励上存在明显差距。

          这个在大学时代喜欢哲学、热爱音乐、常踢足球的中年学者,不自觉地将自己和现在的年轻学者进行着对比:“和我接受的教育相比,现在的年轻学者起点高、基础扎实、视野开阔,但是他们面临的诱惑太多了,各种科研项目、人才计划层出不穷,不少年轻人有急功近利的心理,追求短期内出文章、拿项目。”

          “对一个高校老师来说,最好的研究时间反而是寒假、暑假和节假日,因为那时繁杂事务的影响最少,只有静下心来才能有更多灵感和突破。哪怕他们能用60%的时间和精力安安心心做研究就足够好了,可是现在很多人连这个比例都达不到。”杨国伟忧心忡忡地说,即便是天才,也会在追逐名利的过程中逐渐湮没才华。