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“青千专家”于浦:“老学科”撞出“新大陆”

来源:科技日报 作者:张佳星 2017-06-26 14:35:52
内容摘要: 每一步进展都来之不易,但他总笑称“是幸运之神的眷顾”。患得患失这种事找不上于浦,“我还有很多好玩的想法,总会做出来。概率不能总盯着一个人‘黑’,对吧?”

  自从意大利航海家哥伦布敲破了那枚鸡蛋,全世界都知道了竖起鸡蛋的方法。

  本月初,清华大学副教授于浦团队的研究论文在《自然》在线发表后,一些实验室已着手准备用他的方法“调控材料物性”。

  《自然》为该团队论文《选择性双离子开关电场控制的三态相变》配发的新闻评述里说:“这项成果的美妙之处在于它让人们不再受限于高温条件,在温和的室温下就能完成材料物性的调控。”这为材料设计开拓了“新大陆”。

  近日,记者前往清华大学于浦课题组,探访这片“新大陆”上的“哥伦布”。

“5毛特效”,让小离子“破壳”而入

  两节7号干电池用黑胶布串联,红黑导线各一根从电池两极延伸出去,分别夹在同一个白色的矿泉水瓶盖中,瓶盖中盛了点液体,里面泡着一块1厘米见方的薄片,薄片上的镀膜便是《自然》刊载论文的“主角”——SrCoO2.5。

  在一组中学实验课的布景中,于浦成功找到了让主角SrCoO2.5与O2-、H+分分合合进而发生“蝶变”的方法,一举赢得整个物理界的掌声。

  “氢氧离子的加减法是最普通的电化学实验,我的学生将其形容为‘5毛特效’。”谈及成绩,于浦显得云淡风轻。“随便和我们这个行当的人一说,估计他们今天下午就能实现。”

  该实验核心部分与好莱坞奇幻剧《变相怪杰》的剧情类似,没有人想到主角SrCoO2.5能那么随意地变身为有铁磁金属性的SrCoO3-δ和弱铁磁绝缘性的HSrCoO2.5,直到于浦送给它一张神奇的“面具”——离子液体电场。

  “传统物理研究多用高温高压、化学掺杂的方法实现新型材料的生长。”但于浦可不想“循规蹈矩”,他打破思维定势,引入电化学的方法研究物理。

  为何会有这样的突发奇想呢?“其实这对我是个全新的尝试,但好奇心和直觉驱使我们一步步把它做了出来。”

  就是这张在别人看来稀松平常的“面具”,到了于浦手里变得神奇起来。

  “我的思路很明确,要加离子最有效的方法有哪些?要实现这个方法,有哪些材料可以选择?更为重要的是,这些离子进入材料之后,要留在里面。”这是于浦研究的关键一步。“我们选择了有大孔隙的原料,用了最简单的离子。”就这样,在材料中分别插入了O2-、H+的SrCoO2.5,变身为光、电、磁特性完全不同的两种材料。

  其实,每一步进展都来之不易,但他总笑称“是幸运之神的眷顾”。患得患失这种事找不上于浦。“我还有很多好玩的想法,总会做出来。概率不能总盯着一个人‘黑’,对吧?”

  于浦眼中的科研是“好玩”的。因为好玩,他脑中会时不时蹦出各种奇妙的想法。“一有好玩的想法,我就跑下楼去和他们(学生)分享。”邀请同行合作时,他会说:“我们有个好玩的题,你们要不要来?”时间流转三十余载,眼前的科学家,却分明还是个“少年”,眼中闪烁着好奇与渴望。

先行之道,两大基础学科“破壳”交融

  研制出好材料当然让人开心,但能让学界竖起大拇哥的则是发现材料调控的新方法。

  南京大学都有为院士给出了这样的评价:“这是一篇十分出色的科学论文,为材料应用开拓出新领域。”

  清华大学薛其坤院士说:“于浦等人开创性地将电化学手段引入凝聚态物理研究中来,极大地丰富了材料物性的调控思路。”

  中国科学技术大学陈仙辉院士表示:“这项工作首次实现了阴阳离子的双调控,为电场控制材料结构相转换提供了方法和思路。”

  清华大学南策文院士称赞道:“于浦思想活跃,在伯克利大学时已颇有建树。回国后重新开启一个方向,通过电场调控实现双离子在氧化物中的可逆迁移与扩散。这是一个突破。”

  “创新性”“开创性”“首次”“突破”,同行们不约而同地用“先行者”的特质描述于浦和他的研究。

  对先行者来说,一个必经的考验是——没有条件,创造条件也要上。“对我们来说,物理的瓶颈很少,经常困扰我们的是,缺少化学的设备和知识,该从哪里入手。”于浦回忆说:“例如,我们想知道氢离子进去了多少?可之前完全没接触过。通过学习,我们发现原来有个东西叫‘离子质谱’,这些看似简单的东西,对我们来说都是全新的挑战。”

  在论文中,每一张图都包含了巨大的信息量和数据量。于浦说:“我说的简单,但相变的过程以及对光、电、磁的研究都需要大量的数据支撑。”

  “我们与做理论的伙伴合作模拟结构,与做电镜的合作者确定精细结构。”课题研究启动后的两年时间里,于浦团队都在“跨界”学习化学,他们借助合作,最终完成了这项任务。

  一本《固体化学》静静地躺在于浦的桌上。两大基础学科的“壳”在这里融化,而后交融,展现出无限的可能。

师之精神,打破知识接力的“坚壳”

  导师是于浦人生路上的“灯塔”。在每一个重要的节点——职业选择、课题申报等,恩师都是他力量的源泉。说起这些年的点点滴滴,于浦都会提到导师,脸上露出孩童的笑,那表情似乎在说:“我的进步他们满意就好。”

  在一篇文章中,有这样一段关于于浦的描述:“于老师又谈到了学术的传承。从血统上来说子女是传承,而从学术上来说学生则是传承。‘所以我跟我的研究生经常说,在学术上,他们就是我的孩子’。”

  答案原来在这里——传承。这正是千年来“师”的精神所在。

  “我为他们设计的是网络式的培养课题。”于浦说,这种方式既能有效促进研究,还有助于养成好习惯。

  于浦团队的成员在需要协作完成工作时,都会放下自己手头的事情帮助别人,学术价值不会成为论文署名先后次序的依据。

  对待导师,他有孩子般的尊敬,每提收获他必定不忘师长的教诲。对待学生,他像严父;每遇学生懈怠,他会用“好玩”的事情“引诱”他们上进。“导师要教授的不仅是一个具体的实验技能,还有好的科研习惯与科研理念。”于浦说,“实验有困难他们会自己想办法,不会抱怨仪器少和设备简陋。他们相信自己能做出与众不同的研究,与众不同的成果也将诞生在他们手中。”

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