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黄大仙论坛【院士风采2019】张锦:“把纳米碳材

发布时间:2019-12-27

  编者按:11月22日,中国科学院、中国工程院2019年新当选院士结果公布。北京大学物理学院高原宁教授、前沿交叉学科研究院汤超教授、数学科学学院张继平教授、化学与分子工程学院张锦教授、信息科学技术学院彭练矛教授新当选为中国科学院院士。北京大学人民医院胸外科主任王俊、第三医院血管医学研究所研究员董尔丹新当选为中国工程院院士。为展现新晋院士风采,发挥榜样的力量,北大新闻中心汇集多方资源对新当选院士进行了专题报道。本文将带你走进张锦院士的学术世界。

  2019年初冬清晨,雪后的燕园宁静而洁白。北大化学楼里,中国科学院新晋院士、北京大学化学与分子工程学院教授张锦接受了记者的采访。

  “我生于宁夏同心县张家塬乡汪家塬村,上学需要翻山越岭,取水需要走上十几公里,犁地、放牛、拔麦子等农活样样精通……”采访伊始,张锦这样介绍自己。

  这位从宁夏农村走出来的院士,已经是我国纳米碳材料研究领域的领军人物。“研究碳材料,就是要潜心把这一件事情做到极致。探索纳米碳材料领域的核心技术,这是我身为科研人员的使命。”

  故乡对于离家在外的游子来说,是永远无法割舍的牵挂。故乡的一山一水、一草一木,张锦都记挂在心间。无论在哪儿,他都自豪地把家乡挂在嘴边。

  家乡水资源匮乏,每天清晨全家用一盆水洗脸的情景张锦记忆犹新。尽管生活艰苦,但村子里一直有着崇尚学习的好风气。“乡亲们不比谁家钱多房子好,就比谁家小孩读书好。现在村子里已经走出13位博士、20多位硕士了!”张锦自豪地告诉记者。

  张锦的父亲在银川工作,和家人聚少离多。在张锦印象中,父亲对他们兄弟的管教非常严格。很小的时候,张锦就深知“知识改变命运”的道理。笃学的志向和顽强的作风也成为张锦日后在科研之路上取得成功的关键因素。

  1988年,张锦以优异的成绩考入兰州大学现代物理系放射化学专业并在那里完成了本科、硕士和博士的学习。在攻读兰州大学和北京大学联合培养的博士学位期间,张锦在导师力虎林教授和北京大学刘忠范教授的高水平指导下开展科研工作。毕业后,张锦前往英国利兹大学继续博士后深造。2000年回国后,张锦加入北大,开启了“科研利器筑梦祖国腾飞”之路。

  张锦告诉记者,从出国的第一天起他就决心要回国开辟自己的事业。“英国生活环境固然好,但缺少归属感,英国绅士的生活过于悠闲,吃完上午茶吃下午茶,我有点不太适应。”之所以选择北大,张锦认为她是中国的“第一”与“唯一”,也是距离实现梦想最近的地方。“北大有着百年的文化和积淀,有着独一无二的优良学风。身为北大人要胸怀祖国,身为科研人员更要传承北大一批批优秀科学家秉承匠心、潜心科研事业的精神,我希望自己能伴随北大不断成长、进步。”

  回国后,张锦进入刘忠范院士团队,从事纳米碳材料研究。提及恩师刘忠范,张锦竖起了大拇指,在他心目中刘忠范就是一位“有情怀”的北大人。“刘老师是石墨烯材料领域的领军人物。作为战略新兴材料,石墨烯前景光明;但作为一种仅仅发展了10余年的材料,石墨烯在各方面都还不完备,市场上过分的炒作导致大家对眼前的材料期望值过高,很多企业都想分一块石墨烯市场的“蛋糕”。刘老师以科学家和科研管理者的立场为石墨烯材料正本清源,以实际行动彰显北大人的责任担当。”

  刘忠范(左)、张锦(右)与世界碳材料之母Mildred S. Dresselhaus教授在一起

  在刘忠范的带领下,张锦开启了与纳米碳材料控制制备研究“死磕”之路。他告诉记者:“现在电子元器件还处于硅基时代,而随着技术的发展,硅基材料的物理限制将成为不可逾越的障碍,科研人员一直努力寻找能够取代硅芯片的物质,碳纳米管就是主要研究方向之一。”为了追寻这个目标,张锦团队十几年如一日地致力于研究碳纳米管等纳米碳材料的结构控制生长规律研究,发展了纳米材料结构与物性的谱学表征方法,通过催化剂的设计,突破了碳纳米管结构控制与高效生长的难题,推动了我国纳米碳材料基础研究的进步。

  张锦团队获2017年度国家自然科学二等奖,国家科技奖励大会后张锦团队的合影(左起:彭海琳、张锦、童廉明)

  目前,张锦在Nature和Nat.Mater.等刊物已发表论文260余篇。从2007年获国家杰出青年科学基金的支持,到2019年当选中国科学院院士,荣誉的背后,是张锦带领团队几千个日夜的坚守,是千万次实验的不懈努力。每天7点30准时坐在办公室,晚上10点结束一天工作,一周至少工作6天的状态早已成为张锦的一个习惯。当选院士后,他的时间安排依旧没有变化,甚至更忙碌一些。

  张锦始终认为,做科研最重要的就是坚持。和发论文、评职称相比,张锦更看重的是攻坚克难的创造性。“如果我的学生一味地把发文数量做为目标,总是反复已有的材料,没有任何创新点,这个是我不能接受的。”

  “老一辈科学家什么都没有,但在资料封锁的情况下研究出了‘两弹一星’,靠的就是沉潜钻研的精神。”张锦认为现在的青年科研人员有着非常强的研究背景,物质条件比以前老科学家好了太多,可是对于“工匠精神”的追求和坚守却不如前辈们。

  张锦时时刻刻提醒自己的团队成员,要坐得住冷板凳,要沉下心来,把一件事情精益求精地做好、做透。“有了这样切磋琢磨的过程,那写出好的论文是水到渠成的事情。”张锦说。

  在中关村翠湖科技园区智谷中心坐落着由北京市政府支持、北京大学发起成立的北京石墨烯研究院。这是一所专注于石墨烯产业核心技术研发与服务的新型研发机构。作为研究院副院长,张锦是研究院从立项、筹备到装修、半仙神算3d现在生涯过得如何了呢实在在世界上有,揭牌全过程的参与者和见证者。

  据张锦介绍,目前研究院已经形成了200余人的核心研发团队,除了北大相关科研人员外,还有来自世界各地的行业精英,共同打造这个石墨烯研究领域的“旗舰”。张锦说,目前研究院主要攻关两项工作:一是专注于核心技术的研发;二是挖掘实际应用,推动“研发代工”。

  “提到核心技术,我们经常说西方发达国家‘卡’中国的‘脖子’,这个实际上就是我国缺乏核心技术的表现。对于石墨烯新材料,从制备到自主研发相关设备,我们的技术研发实力不亚于任何一个国家,甚至在某些领域的研究已经走在世界前列,这不仅是为北大做,也是为国家做,是北大践行国家创新驱动发展战略的重要成果。”张锦告诉记者,拥有核心技术的重要意义怎样强调都不为过。他以日本东丽公司为例:在碳纤维刚开始工业化生产的初期,东丽公司只不过是一家名不见经传的传统纤维制造商,该公司在20世纪60年代生产的碳纤维主要是用来做乒乓球拍、钓鱼竿,但他们一直在坚持研究碳纤维技术,坚持不懈搞研发,今天他们的材料应用在了航空航天领域。“波音和空客的新机型都用了东丽生产的碳纤维复合材料,2011年,东丽公司和戴姆勒公司合作,开始拓展风力发电和汽车改装等领域,东丽公司用对技术的坚守最终坐上了世界第一碳纤维材料供应商的宝座。”张锦期待北京石墨烯研究院也能有这样的“咬定青山不放松”的精神,把石墨烯材料的研发工作做好,让我国掌握石墨烯新材料最核心的技术。

  张锦还格外看重核心技术的应用转化。他认为,目前我国科研队伍和企业间缺乏很好的协同机制,科研单位研发出新的成果,但转化过程却异常缓慢、问题多多。北京石墨烯研究院提出的“研发代工”模式,针对特定企业的技术需求,组建高水平的研发团队,面向市场需求开展定制化的研发。在张锦看来,这一“协同作战”的模式能够大大提升产学研转化的效率,改善中小型企业科研实力不足的现状,有效解决科技与经济“两张皮”的问题。

  张锦是科研攻关的“大拿”,也是学生们心目中幽默又负责任的老师和朋友。凭借在学生中良好的口碑和过硬的教学成果,张锦在2017年获得了北京大学“十佳导师”的光荣称号。

  张锦非常看重教学,他把上好课、带好学生看作教师天职。“无论是和学生交流还是日常上课,其实都是言传身教的过程,我希望能把我对科研的态度传下去,让更多的年轻人领略到科研的魅力和趣味。”张锦目前带了近20位学生及博士后,他会按照每个人的特点制定不同的培养方案。他格外注重培养学生独立思考的能力,鼓励他们探索推陈出新的路径。“如果指导学生只是用统一的规范,那实际上只是一种自我复制,发挥不了团队的智慧,我希望自己是一本‘字典’,学生有问题了可以来问我,但更多的时候,还是要自己打造适合自己的平台。”

  于跃是张锦团队的直博生,在张锦的带领下攻关低维材料的透射电子显微镜学。在他眼中,张锦是个“轻松”的“严师”。“我们很少看到张老师严肃紧张的样子,他和学生们沟通起来特别幽默诙谐,一点科学家的架子都没有。但同时他又对学生们的要求很高,这个是我刚投入师门时就被打的‘预防针’。”于跃前不久刚刚进行了博士开题报告。“当我把初稿交给张老师看时,我第一次见到他如此严肃的样子,尽管他依然很和蔼幽默,但我感受到了导师的‘不怒自威’,他对我的初稿并不满意。”经过多次沟通修改后,于跃进行了最终的开题报告,“两稿之间改动很大,庆幸的是,张老师的眉头终于舒展开了”。

  在张锦的团队里,黄大仙论坛。“混日子”是根本不可能的。于跃告诉记者,无论多忙,只要人在北京,张锦都会坚持每周开一次组会,每次例会7点开始,等到结束时通常已经10点多钟了。“张老师喜欢和大家交流科研中存在的问题,非常认真地指导我们实验,基本上不存在有问题找不到他的情况,有时候组会结束了已经很晚,他还会和助教留下来讨论教学过程中低年级同学遇到的问题和困惑。”在张锦认真悉心的指导下,团队在科研攻关中接连取得令人瞩目的突破。

  张锦就是这样一位“沉醉”于核心技术研发的科学家,一位带领团队攻坚克难又非常注重鼓励、提携后生的好老师。当被问及新当选院士的感受时,张锦说,当选院士一方面是对他过去成绩的肯定,另一方面也是未来征程的起点。“在这条道路上,我需要努力的地方仍有很多,总会有时不我待的紧迫感。所以我的科研生活并不会因为当了院士有任何改变。”探索纳米碳材料领域的核心技术,带领更多年轻人投入到这项“有趣而实用”的科研中去,这是张锦一直以来未曾改变的初心。

  张锦,北京大学博雅特聘教授,国家杰出青年基金获得者、英国皇家化学学会会士。他长期在纳米碳材料的物理化学领域开展研究工作,坚持探索碳纳米管等纳米碳材料的结构控制生长规律,发展纳米材料结构与物性的谱学表征方法,通过催化剂的设计,突破了碳纳米管结构控制与高效生长的难题,推动了我国纳米碳材料基础研究的进步。118今晚现场开奖直播

  目前,张锦教授在Nature和Nat.Mater.等刊物已发表论文260余篇,论文他引12450余次,授权专利30余项,已荣获国家自然科学奖二等奖(两项)、全国优秀博士学位论文指导教师、中国化学会青年化学奖、教育部“新世纪优秀人才资助计划”、北京大学“十佳”导师等奖励。2019年,新当选中国科学院院士。



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