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游雨蒙: 讓中國分子材料又一次走在世界前列
2020-10-16 00:10
來源:科技日報
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  受訪者供圖

  人物檔案

  游雨蒙,本科畢業于南京大學電子系,后于新加坡南洋理工大學獲得物理學博士學位,隨后在耶魯大學與哥倫比亞大學從事博士后研究,2014年回國加入東南大學化學化工學院。2017年被評為“長江學者”青年學者,2019年獲得國家自然科學基金委杰出青年基金資助。近5年以來的工作主要集中在分子鐵電材料這一前沿領域,合成出多種具有多重極軸、優異壓電性和獨特光電特性的分子基鐵電、壓電材料。

  為了一天的實驗,他花4天的時間準備;做一次成功的實驗,他從清洗2000多個瓶子開始;同一個實驗失敗5個月后,他終獲成功……

  “作為一名青年教師,我們不僅要有‘以天下為己任’的家國情懷,更要有孜孜以求、精益求精的科學精神。面對一系列急需解決的卡脖子技術,我們怎能不奮斗、不努力?”

  9月23日,在東南大學健雄書院,一場關于材料學的青年學者沙龍正在舉行。臺上的主持人年輕帥氣,面對四十多名青年人才、學術專家,他介紹起分子材料時更是激情滿滿。

  這究竟是學術大咖還是在讀博士?他就是東南大學吳健雄學院執行院長、杰青獲得者游雨蒙教授。

  作為一位“80后”教授,游雨蒙帶領課題組成功地解決了130年來制約分子材料發展的世紀難題,研究成果連續兩年登上《科學》雜志。

  成功的實驗從洗兩千個瓶子開始

  為了一天的實驗,他花4天的時間準備;做一次成功的實驗,他從清洗2000多個瓶子開始;同一個實驗失敗5個月后,他終獲成功……

  面對科學問題,游雨蒙的執著與堅持讓人驚嘆。

  2010年,游雨蒙申請到美國耶魯大學化學系做博士后,師從Elsa Yan教授。在耶魯的第一個實驗——光學非線性微乳狀液實驗就給他來了個下馬威。從2010年8月到2011年1月,整整5個月間,實驗結果總是不能重復。

  對于失敗的實驗,游雨蒙絲毫沒有怨天尤人。他一步步地篩查實驗過程中可能存在的問題,在反復檢查測量結果、樣品質量、操作步驟和實驗原理之后,他找到問題的癥結———實驗儀器的潔凈程度不夠,導致樣品變性。

  從此,他每次實驗前都做特別細致的準備,對清潔度的要求甚至有點“變態”。往往為了一天的實驗,他要花4天甚至更多的時間做準備。

  在準備實驗的日子里,游雨蒙需要不停地刷瓶子、配溶液。他每次實驗都要洗大大小小上百個量筒、量杯、試管等玻璃器皿。用來清洗的“食人魚洗液”具有很強的腐蝕性。每次清洗之前,他都要從頭到腳穿上厚重的“防酸裝備”。先用洗液浸泡,再用大量的純水沖洗,最后放進干燥箱烘干,常常是從早上開始一直洗到太陽落山。一個光學非線性微乳狀液實驗,游雨蒙差不多洗了2000多個瓶子。

  在美國求學期間,面對全新的研究環境和陌生的研究方向,游雨蒙感到前所未有的壓力。那段時間,他每天工作到深夜,凌晨一兩點離開實驗室成了家常便飯。

  從耶魯博士后出站后,游雨蒙又去哥倫比亞大學做了3年博士后。他在哥倫比亞大學的導師是猶太裔的Tony Heinz教授,這位教授的名字在世界二維材料和凝聚態物理領域如雷貫耳。受Heinz教授的影響,游雨蒙更加刻苦。在哥倫比亞大學的3年時光,他的節假日幾乎都是在實驗室里度過的,連元旦也不例外。

  解決分子鐵電、壓電材料的世紀難題

  在外人看來,游雨蒙特別幸運。36歲的年紀,已經在《科學》上發表了兩篇論文。但是,熟悉他的人都知道,幸運、榮譽的背后,是他多年如一日的堅守。

  2014年,盡管Heinz教授一再挽留,游雨蒙還是毅然回國了。當時,他面臨很多選擇。在和東南大學熊仁根教授交流之后,游雨蒙下定決心來到東南大學。

  剛回國的那段時間,游雨蒙申請的各種基金幾乎全部落選。接二連三的落選一度讓他對自己產生些許懷疑。

  分子壓電材料是游雨蒙的研究方向之一。過去,壓電陶瓷在各種壓電材料一枝獨秀,在航空航天、超聲、醫療、電子信息等各個方面已經有了廣泛的應用。

  人們希望手機、筆記本電腦屏幕能夠 彎折,希望將血壓計、B超機做成能穿在身上的“可穿戴器件”。這一切,都對電子元件的微型化、柔性化、輕量化提出了更高的要求。

  大多數人不相信游雨蒙選擇的分子材料能夠在壓電特性上和無機陶瓷比肩,所以也很少有人在這個領域深耕細作。

  但是,熊仁根卻不這么認為。“慢慢來,最重要的是做好自己手中的事!”當游雨蒙遭遇挫折時,他總是慢悠悠地用他那特有的江西普通話給游雨蒙鼓勁打氣。

  2017年至2018年,游雨蒙課題組及其合作者兩次在《科學》上發表論文,他們發現了具有極大壓電系數的分子基壓電材料和世界首例無金屬鈣鈦礦鐵電體,解決了130年來制約分子壓電、鐵電材料發展的世紀難題,《科學》編輯稱贊他們的工作“為鈣鈦礦材料和鐵電材料開辟了一個新的領域”。

  他們研發的分子鐵電材料秉承了分子材料的種種優勢,并首次在壓電性能上達到了傳統壓電陶瓷的水平,使具有實用性的柔性薄膜壓電元件指日可待。這標志著我國在分子材料領域又一次走在了世界前列。

  而他們研制的世界首例無金屬鈣鈦礦型鐵電體,把《科學》雜志十多年前關于無金屬鈣鈦礦材料的預言化為現實,為鈣鈦礦這一重要的材料家族增添了新的成員,同時也為鐵電材料的研究帶來了新的思路和方向。

  “他滿足了學生對好老師的所有想象”

  “賢江你好!快到的時候告訴我,我到地鐵站接你!”已經讀博士三年級的宋賢江,回憶起三年前在火車上收到游雨蒙發來的微信,仍然覺得那一幕像是影視劇里才會有的橋段。

  那是宋賢江第一次來南京。在火車上,他接到了游雨蒙的微信。這位來自安徽太湖的小伙子簡直不敢相信自己的眼睛:游老師那么忙,還親自來接我?宋賢江又驚喜、又忐忑。

  初來乍到,他一下車就走錯了路線。正在手足無措的時候,游雨蒙的微信又來了:別著急,我等你!他還耐心細致地告訴宋賢江該怎么走。走出地鐵站的一剎那,看到從天而降的瓢潑大雨和久等自己的游老師,宋賢江百感交集……

  作為游雨蒙的學生,潘強覺得自己特幸運,他說:“他幾乎滿足了學生對好老師的所有想象!”

  游雨蒙高大英俊、年富力強、科研出色,最重要的是——牛而不驕、平易近人。

  作為一名科研工作者,游雨蒙深知我國還有很多領域落后于發達國家,只有不驕不躁,用自己的實際行動、無私付出才能讓祖國強大起來。他回憶起在南京大學讀本科時,教授在課堂上講,中國每年都要從國外進口大量的芯片,受制于人。“當時我就想,我第一個小目標是留學,學個國際前沿的專業,將來也許可以在科研方面為祖國做點什么。”游雨蒙說。

  游雨蒙闖入的這個研究領域是一個全新的材料世界,幾乎沒有前人的經驗可以借鑒。他不僅自己耕耘不輟,同時也不斷激勵年輕的本科生大膽創新。

  “我特別相信他們的能力,把他們當研究生對待,久而久之他們也會獲得不俗的成績。本科生沒有相關的科研經驗,我能做的就是耐心引導,靜待花開。”游雨蒙相信自己,也相信自己的學生們。

 

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