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游雨蒙: 让中国分子材料又一次走在世界前列

来源:科技日报2020-10-16 10:03

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  受访者供图

  人物档案

  游雨蒙,本科毕业于南京大学电子系,后于新加坡南洋理工大学获得物理学博士学位,随后在耶鲁大学与哥伦比亚大学从事博士后研究,2014年回国加入东南大学化学化工学院。2017年被评为“长江学者”青年学者,2019年获得国家自然科学基金委杰出青年基金资助。近5年以来的工作主要集中在分子铁电材料这一前沿领域,合成出多种具有多重极轴、优异压电性和独特光电特性的分子基铁电、压电材料。

  为了一天的实验,他花4天的时间准备;做一次成功的实验,他从清洗2000多个瓶子开始;同一个实验失败5个月后,他终获成功……

  “作为一名青年教师,我们不仅要有‘以天下为己任’的家国情怀,更要有孜孜以求、精益求精的科学精神。面对一系列急需解决的卡脖子技术,我们怎能不奋斗、不努力?”

  9月23日,在东南大学健雄书院,一场关于材料学的青年学者沙龙正在举行。台上的主持人年轻帅气,面对四十多名青年人才、学术专家,他介绍起分子材料时更是激情满满。

  这究竟是学术大咖还是在读博士?他就是东南大学吴健雄学院执行院长、杰青获得者游雨蒙教授。

  作为一位“80后”教授,游雨蒙带领课题组成功地解决了130年来制约分子材料发展的世纪难题,研究成果连续两年登上《科学》杂志。

  成功的实验从洗两千个瓶子开始

  为了一天的实验,他花4天的时间准备;做一次成功的实验,他从清洗2000多个瓶子开始;同一个实验失败5个月后,他终获成功……

  面对科学问题,游雨蒙的执着与坚持让人惊叹。

  2010年,游雨蒙申请到美国耶鲁大学化学系做博士后,师从Elsa Yan教授。在耶鲁的第一个实验——光学非线性微乳状液实验就给他来了个下马威。从2010年8月到2011年1月,整整5个月间,实验结果总是不能重复。

  对于失败的实验,游雨蒙丝毫没有怨天尤人。他一步步地筛查实验过程中可能存在的问题,在反复检查测量结果、样品质量、操作步骤和实验原理之后,他找到问题的症结———实验仪器的洁净程度不够,导致样品变性。

  从此,他每次实验前都做特别细致的准备,对清洁度的要求甚至有点“变态”。往往为了一天的实验,他要花4天甚至更多的时间做准备。

  在准备实验的日子里,游雨蒙需要不停地刷瓶子、配溶液。他每次实验都要洗大大小小上百个量筒、量杯、试管等玻璃器皿。用来清洗的“食人鱼洗液”具有很强的腐蚀性。每次清洗之前,他都要从头到脚穿上厚重的“防酸装备”。先用洗液浸泡,再用大量的纯水冲洗,最后放进干燥箱烘干,常常是从早上开始一直洗到太阳落山。一个光学非线性微乳状液实验,游雨蒙差不多洗了2000多个瓶子。

  在美国求学期间,面对全新的研究环境和陌生的研究方向,游雨蒙感到前所未有的压力。那段时间,他每天工作到深夜,凌晨一两点离开实验室成了家常便饭。

  从耶鲁博士后出站后,游雨蒙又去哥伦比亚大学做了3年博士后。他在哥伦比亚大学的导师是犹太裔的Tony Heinz教授,这位教授的名字在世界二维材料和凝聚态物理领域如雷贯耳。受Heinz教授的影响,游雨蒙更加刻苦。在哥伦比亚大学的3年时光,他的节假日几乎都是在实验室里度过的,连元旦也不例外。

  解决分子铁电、压电材料的世纪难题

  在外人看来,游雨蒙特别幸运。36岁的年纪,已经在《科学》上发表了两篇论文。但是,熟悉他的人都知道,幸运、荣誉的背后,是他多年如一日的坚守。

  2014年,尽管Heinz教授一再挽留,游雨蒙还是毅然回国了。当时,他面临很多选择。在和东南大学熊仁根教授交流之后,游雨蒙下定决心来到东南大学。

  刚回国的那段时间,游雨蒙申请的各种基金几乎全部落选。接二连三的落选一度让他对自己产生些许怀疑。

  分子压电材料是游雨蒙的研究方向之一。过去,压电陶瓷在各种压电材料一枝独秀,在航空航天、超声、医疗、电子信息等各个方面已经有了广泛的应用。

  人们希望手机、笔记本电脑屏幕能够弯折,希望将血压计、B超机做成能穿在身上的“可穿戴器件”。这一切,都对电子元件的微型化、柔性化、轻量化提出了更高的要求。

  大多数人不相信游雨蒙选择的分子材料能够在压电特性上和无机陶瓷比肩,所以也很少有人在这个领域深耕细作。

  但是,熊仁根却不这么认为。“慢慢来,最重要的是做好自己手中的事!”当游雨蒙遭遇挫折时,他总是慢悠悠地用他那特有的江西普通话给游雨蒙鼓劲打气。

  2017年至2018年,游雨蒙课题组及其合作者两次在《科学》上发表论文,他们发现了具有极大压电系数的分子基压电材料和世界首例无金属钙钛矿铁电体,解决了130年来制约分子压电、铁电材料发展的世纪难题,《科学》编辑称赞他们的工作“为钙钛矿材料和铁电材料开辟了一个新的领域”。

  他们研发的分子铁电材料秉承了分子材料的种种优势,并首次在压电性能上达到了传统压电陶瓷的水平,使具有实用性的柔性薄膜压电元件指日可待。这标志着我国在分子材料领域又一次走在了世界前列。

  而他们研制的世界首例无金属钙钛矿型铁电体,把《科学》杂志十多年前关于无金属钙钛矿材料的预言化为现实,为钙钛矿这一重要的材料家族增添了新的成员,同时也为铁电材料的研究带来了新的思路和方向。

  “他满足了学生对好老师的所有想象”

  “贤江你好!快到的时候告诉我,我到地铁站接你!”已经读博士三年级的宋贤江,回忆起三年前在火车上收到游雨蒙发来的微信,仍然觉得那一幕像是影视剧里才会有的桥段。

  那是宋贤江第一次来南京。在火车上,他接到了游雨蒙的微信。这位来自安徽太湖的小伙子简直不敢相信自己的眼睛:游老师那么忙,还亲自来接我?宋贤江又惊喜、又忐忑。

  初来乍到,他一下车就走错了路线。正在手足无措的时候,游雨蒙的微信又来了:别着急,我等你!他还耐心细致地告诉宋贤江该怎么走。走出地铁站的一刹那,看到从天而降的瓢泼大雨和久等自己的游老师,宋贤江百感交集……

  作为游雨蒙的学生,潘强觉得自己特幸运,他说:“他几乎满足了学生对好老师的所有想象!”

  游雨蒙高大英俊、年富力强、科研出色,最重要的是——牛而不骄、平易近人。

  作为一名科研工作者,游雨蒙深知我国还有很多领域落后于发达国家,只有不骄不躁,用自己的实际行动、无私付出才能让祖国强大起来。他回忆起在南京大学读本科时,教授在课堂上讲,中国每年都要从国外进口大量的芯片,受制于人。“当时我就想,我第一个小目标是留学,学个国际前沿的专业,将来也许可以在科研方面为祖国做点什么。”游雨蒙说。

  游雨蒙闯入的这个研究领域是一个全新的材料世界,几乎没有前人的经验可以借鉴。他不仅自己耕耘不辍,同时也不断激励年轻的本科生大胆创新。

  “我特别相信他们的能力,把他们当研究生对待,久而久之他们也会获得不俗的成绩。本科生没有相关的科研经验,我能做的就是耐心引导,静待花开。”游雨蒙相信自己,也相信自己的学生们。(张 晔)

[ 责编:武玥彤 ]
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