【中國(guó)科學(xué)報(bào)】北京理工大學(xué)材料學(xué)院副院長(zhǎng)張加濤：做別人沒有的才有趣
發(fā)布日期：2018-09-10 供稿：中國(guó)科學(xué)報(bào) 編輯：吳楠 審核：王征 閱讀次數(shù)：
原文標(biāo)題：北京理工大學(xué)材料學(xué)院副院長(zhǎng)張加濤：做別人沒有的才有趣
原文鏈接：http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2018/9/338796.shtm?id=338796
“我很榮幸作為教師代表在此發(fā)言,，有兩點(diǎn)體會(huì)與大家分享,，與大家共勉。第一,，勤勉自勵(lì),，十年磨一劍,，鑄就工匠精神。第二,，教學(xué)相長(zhǎng),，化育棟梁，傳承家國(guó)情懷……”不久前,，在北京理工大學(xué)本科新生開學(xué)典禮上,，教師代表張加濤慷慨激昂地說道。
張加濤既非院士,、長(zhǎng)江學(xué)者,，也非“萬人計(jì)劃”教學(xué)名師，何以被選作教師代表,？實(shí)際上,，他是北京理工大學(xué)徐特立特聘教授，迄今為止,，該校得此殊榮者僅3人,，而他是首位。今年年初,，由于在無機(jī)納米材料化學(xué)領(lǐng)域的突出貢獻(xiàn),，他被授予英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)會(huì)士。
他的科研故事就像一本書,，正待人翻開,。
讓納米半導(dǎo)體1+1>2
對(duì)張加濤的采訪，是從一塊色澤偏藍(lán)的玻璃開始的,。這塊看似平常的玻璃,，背后卻蘊(yùn)含奧秘。它摻雜了納米材料,，也就成了“太陽能熒光聚集器”,。比如，大廈的窗戶使用少許這種材料,，就可以自動(dòng)收集光能,，收集到的能量可以用作取暖，或和光伏電池連接起來用作供電,，因此也被稱為“智能玻璃”或“智能窗戶”,。
張加濤告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者，高分子的好處在于容易改變和控制形狀,，如3D打印,，其核心就是形成一個(gè)三維有序結(jié)構(gòu)，一旦與光的波長(zhǎng)相匹配,，就可能會(huì)對(duì)光產(chǎn)生影響,?！叭绻雽?dǎo)體納米晶材料結(jié)合高分子3D打印實(shí)現(xiàn)對(duì)光的控制，就可以發(fā)揮更大的作用,；比如科幻電影中的隱身衣,，就是通過改變光的折射角度，使人眼陷入盲區(qū),?！?/p>
事實(shí)上，人工光合成只是張加濤眾多研究項(xiàng)目中的一個(gè),。而要論起他最主要的研究,，就不得不提他利用納米化學(xué)方法制備半導(dǎo)體摻雜納米晶?！巴ㄋc(diǎn)說,，就是讓雜質(zhì)可控地固定在納米晶內(nèi)部的精準(zhǔn)位置，這對(duì)納米半導(dǎo)體材料的意義重大,，可以讓雜質(zhì)參與到半導(dǎo)體的能量傳導(dǎo)過程,，并且成為不消耗能量的真正‘雜質(zhì)’，從而實(shí)現(xiàn)為非硅半導(dǎo)體納米材料加入雜質(zhì)的‘1+1>2’的效果,?！?/p>
據(jù)他介紹，半導(dǎo)體納米材料形成更多種類的異價(jià)摻雜后,，組裝成膜可以形成多種PN結(jié)器件,，進(jìn)而可以制作成場(chǎng)效應(yīng)晶體管、發(fā)光二極管,、太陽能電池等,。
“新原理、新方法,，之后才會(huì)產(chǎn)生新材料,。我們做的是探索最前沿的原理和方法，為日后學(xué)界和業(yè)界新材料的制造,、應(yīng)用提供指導(dǎo)性意見,，說不定還能引發(fā)一場(chǎng)材料界的工業(yè)革命呢！”說起自己的研究,，張加濤很自豪,，“做別人沒有的，才是有趣的,！”
不鳴則已,，一鳴驚人
2000年在北京理工大學(xué)攻讀碩士期間，張加濤就參與了納米研究。但真正接觸納米材料是他讀博的時(shí)候,，當(dāng)時(shí),，張加濤師從清華大學(xué)教授、中國(guó)科學(xué)院院士李亞棟,。
“我在國(guó)內(nèi)課題組做得不是最好的,，便想著出國(guó)進(jìn)一步深造?！睆埣訚热チ说聡?guó)，后又去了美國(guó),。在他眼中,，德國(guó)與美國(guó)的科研風(fēng)格迥異，前者按部就班,、相對(duì)悠閑,，“做科研要搶占先機(jī)，結(jié)果比他人晚一步就不值一提”,，于是他又去了節(jié)奏緊湊,、比較拼命的美國(guó)。
在這里,，他與馬里蘭大學(xué)教授歐陽敏合作,，將化學(xué)與物理相結(jié)合，對(duì)納米材料作進(jìn)一步研究,。
張加濤回憶,，歐陽敏提出了金屬@單晶半導(dǎo)體核殼納米結(jié)構(gòu)這一“完美”結(jié)構(gòu)，對(duì)自己來說是一個(gè)很大挑戰(zhàn),。根據(jù)傳統(tǒng)材料合成原理是不可能的,。“對(duì)我來說,，挑戰(zhàn)傳統(tǒng)科學(xué)成形的理論是非常困難的,，但博士后必須去挑戰(zhàn)一些不可能。如果做不好,，還有可能失去與他人合作的機(jī)會(huì),。”
張加濤憑借所學(xué)的無機(jī)合成化學(xué)經(jīng)驗(yàn)做了一兩年時(shí)間,，“可以說已經(jīng)瀕臨崩潰”,，最后終于柳暗花明，還是無機(jī)合成化學(xué)的方法,，改變工藝上的一個(gè)點(diǎn),，將這一結(jié)構(gòu)制備了出來。
“這個(gè)過程可謂‘厚積薄發(fā)’，離不開我博士期間,、德國(guó)學(xué)習(xí)期間的積累,，但更關(guān)鍵在于厚積的過程是否堅(jiān)持下來。在實(shí)驗(yàn)過程中,，我也常和導(dǎo)師爭(zhēng)論,，甚至很多時(shí)候爭(zhēng)論得面紅耳赤，用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說話,?！睆埣訚貞浧疬@段經(jīng)歷，仿佛就在昨天,。
這項(xiàng)名為“大晶格失配下金屬@單晶半導(dǎo)體核殼納米晶的合成及在光—物質(zhì)—自旋調(diào)控方面的新應(yīng)用”的研究很快發(fā)表在《科學(xué)》和《自然》雜志上,。《科學(xué)》評(píng)價(jià)其為“完美的不匹配”,，《自然》對(duì)它的評(píng)價(jià)是“光—物質(zhì)—電子自旋的完美調(diào)控”,。不鳴則已，一鳴驚人,。一年之內(nèi),，先后在兩大頂級(jí)科研期刊發(fā)表文章，在國(guó)際上都罕見,。
“它是我科研信心增長(zhǎng)的關(guān)鍵點(diǎn),。讓我感受到科研的興趣，來源于不斷的努力和堅(jiān)持,，也證實(shí)了我有做科研的興趣和能力,。”張加濤說,。
抓住意料之外的“不好結(jié)果”
就在眾人為他歡慶,，恭喜他能在美國(guó)輕松地找到一份不錯(cuò)的職位之時(shí)，張加濤卻毅然決定回國(guó),。心中的那份家國(guó)情懷,，牽動(dòng)著這位從山東沂蒙革命老區(qū)走出來的教師。2011年,，他回到了母校北京理工大學(xué)任教,。
“徐特立老校長(zhǎng)曾說‘實(shí)事求是，不自以為是’,，我理解的是一定要嚴(yán)謹(jǐn),，做科研本身是‘求是’的過程，做人也應(yīng)當(dāng)如此,。第一,，要跟學(xué)生做到心與心的交流；第二，要努力發(fā)現(xiàn)別人的優(yōu)點(diǎn),；第三,，做人要嚴(yán)謹(jǐn)、誠(chéng)實(shí),?！睆埣訚f。
在北理工的科研生涯中,，有一件令張加濤難忘的事,。這還得從他帶的第一批碩士研究生趙倩、劉健說起,。他們?cè)谧鲇藐栯x子交換法制備CdS量子點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)時(shí),，發(fā)現(xiàn)本該發(fā)黃色熒光的量子點(diǎn)發(fā)出了紅色熒光。劉健,、趙倩以為實(shí)驗(yàn)操作過程中犯了錯(cuò)誤，找他說明情況時(shí)還面帶愧疚,。當(dāng)時(shí),，大家并不太在意，然而,，一年后再次測(cè)試,，依然發(fā)紅光。張加濤發(fā)現(xiàn)這并不是實(shí)驗(yàn)操作過程中的錯(cuò)誤導(dǎo)致,，而是一個(gè)新的現(xiàn)象,，于是深挖下去，解決了摻雜能級(jí)和摻雜發(fā)光穩(wěn)定性這一國(guó)際難題,，并最終將研究成果發(fā)表在《先進(jìn)材料》雜志上,。
“科研結(jié)果沒有好壞之分，也許一個(gè)意料之外的‘不好結(jié)果’,，其中就暗含著全新的理論或方法,，因此在實(shí)驗(yàn)中一定要抓好每個(gè)細(xì)節(jié)?！睆埣訚髞砜偸沁@么對(duì)學(xué)生說,。
在博士生白冰眼里，導(dǎo)師張加濤善于用簡(jiǎn)單的方法解決復(fù)雜的問題,，就像“太極中的四兩撥千斤”,。而博士生張二歡眼中的導(dǎo)師，“一開始很嚴(yán)肅,，接觸之后發(fā)現(xiàn)他很接地氣”,。
張加濤所在的辦公室樓層有一個(gè)乒乓球臺(tái)。平時(shí)，做實(shí)驗(yàn)不順,、心情郁悶時(shí),，就照著乒乓球抽兩下，“這是很好的解壓方式”,。
采訪快要結(jié)束,，門口露出一個(gè)“小腦瓜”來找爸爸，張加濤珍惜和孩子在一起的時(shí)光,，“誰說搞科研不顧家,，帶孩子的時(shí)候才是腦子完全放松的時(shí)候”。
分享到：
