黃富強團隊如何攻下多座“跨界科研高峰”
2018年04月01日19:46

  新華社上海4月1日電? 題:黃富強團隊如何攻下多座“跨界科研高峰”

  新華社記者王琳琳

  鐵基超導,凝聚態物理奪目的“新星”;三維石墨烯,改變世界的化學合成“黑黃金”;超級材料,輕如氣球硬如金屬的“新材料之王”……

  在這一座座閃耀的科研高峰面前,一個科研團隊若能衝擊任何一座“高峰”都需要足夠勇氣、百倍付出。然而,有一個團隊卻能在這些“跨界科研高峰”間翻越自如,其“掌舵者”就是中科院上海矽酸鹽研究所首席研究員、科技部重點領域創新團隊負責人、國家傑出青年基金獲得者、國家重點研發計劃首席科學家、國家“萬人計劃”科技創新領軍人才黃富強。

  4年合成300多個新化合物

  去年,黃富強領銜的“面向太陽能利用的高性能光電材料和器件的結構設計與性能調控”項目獲得我國基礎研究領域最高獎項“國家自然科學獎”二等獎,在太陽能發電技術關鍵材料與器件研發上取得了一系列跨界原創突破性成果。

  “跨界的前提是,要在一個領域打牢紮實的基本功。”1996-2003年,黃富強先後在美國的密歇根大學、西北大學等校從事科研,專攻固體化學。這段經曆夯實了他日後開展跨界研究的根基。

  在美國西北大學期間,黃富強4年合成出300多個新化合物,解析了其中約260個新化合物的晶體結構。彼時,美國西北大學優秀的科研人員4年左右才能合成十幾個新化合物。黃富強的“高產”讓美國同行既驚訝又佩服,世界知名固體化學家詹姆士・艾伯斯說:“黃富強在研究組近百名博士後、博士中出類拔萃,他源源不斷的創造力和飽滿的工作熱情讓幾乎所有師生印象深刻、刮目相看。”

  為了增強對產業的瞭解,黃富強還在西門子美國公司研發部擔任過主管科學家,用不到1年半時間獲得12項專利,撐起了整個螢光材料研究部的“半邊天”,該研究部時任技術總監查爾斯・切諾特博士說,“黃富強能申健力士世界紀錄”。

  科學無國界,科學家卻有國界。為了將自己的科研成果寫在祖國的大地上,2004年,黃富強放棄了美國傑出人士綠卡和優渥的科研生活條件,毅然回國。

  敢於跳出框框才有靈感頓悟

  固體化學,是黃富強的“看家本領”,但在科研產出上,他卻“八面開花”:在以鐵基超導、三維石墨烯、超級材料為代表的多學科領域高影響力SCI(科學引文索引)論文超300篇,近5年被引用超過1.2萬餘次,最高單篇引用近700次。

  中科院上海矽酸鹽研究所所長宋力昕總結:“黃富強是一個有獨特創新方法論的科學家,總能產生別人少有的靈感和頓悟。”

  2015年,博士生董武傑在做鋰電池負極材料實驗時發現,用課題組獨特方法製備出的黑色二氧化錫在與石墨烯疊加後,復合材料的容量遠超理論上的最高值。“這顯然是反常的。排除了誤操作和誤差的可能,我們確定實驗可重複。正準備發表論文,黃老師立即阻止我,他認為還要跳出前人推論,以固體化學為基礎,深入探究反常現象原因。”

  在黃富強指導下,董武傑首次提出並驗證了“導電性影響電極反應機理電極轉化可逆性”的猜想,併發表在國際頂級材料期刊《先進材料》上。董武傑說:“從小習慣了按部就班、有板有眼地學習,黃老師要求我們跳出框框、自由探索,給我的思維習慣帶來了巨大轉變。”

  在黃富強看來,獲得科研靈感和頓悟也有“秘訣”。一是要比別人多問幾個為什麼,謙虛好學。二是要擺正自己的位置。“很多人做科研常把自己擺在敬畏和崇拜科學的位置,我喜歡把自己擺在與科學平等、甚至超越的位置。科學家要有‘英雄氣概’,沒有膽識,困難面前就會退卻。”

  做有用的化學和材料

  黃富強團隊不僅“高產”頂尖論文,更為難得的是,轉化應用也紛紛落地。

  2014年,團隊開發出低成本薄膜太陽能電池製備新工藝,搭建了國內首條穩定運行的中試線,與企業聯合建立的光伏並網示範電站運行超過3年。2017年,團隊成功研製出可4000次循環充放電、6分鍾快充容量達90%的高功率、長壽命石墨烯動力電池。2018年,團隊將超級材料的技術,應用於治理城市黑臭河道和汙水,現已啟動與安徽省肥東縣的示範應用。

  讓中科院上海矽酸鹽研究所副研究員林天全印象最深的是,“黃富強一直倡導基礎科研也有產業使命,我們要做有用的化學和材料”。

  黃富強認為,在基礎科研領域,各學科間表面看是“跨界”,本質上卻相通,基礎科研與產業應用也相通。“科學技術是個‘寶貝’,會發出不同波譜。只要保持開放心態,敢想、敢闖、敢試,自然會接收到波譜傳來的能量,加速成果轉化應用。”

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