記者 高長安 通訊員 褚玉晶 劉蕊
田永君,燕山大學材料科學與工程學院教授、博士生導師,國家傑出青年科學基金獲得者、「長江學者」特聘教授、國家「萬人計劃」百千萬工程領軍人才、洪堡學者、國務院政府特貼專家,2017年11月當選中國科學院院士。
從進入超硬材料研究領域的那一刻起,田永君就從來沒有停下過鑽研的腳步。經過十幾年的專注研究,田永君及其團隊啃下了一個又一個硬骨頭。他們建立了共價材料硬度的系統理論,提出了理想單晶和多晶共價材料硬度的理論模型,解決了硬度定量預測這一難題;在設計出系列新型超硬材料的同時,實現了高性能超硬材料製備技術上的突破,合成出性能優異的納米孿晶結構超硬材料,其硬度超過了天然金剛石,轟動了整個材料學界。
不僅在超硬材料研究上有建樹,在擔任燕山大學材料科學與工程學院院長的17年裡,他帶領全院打贏了一場又一場攻堅戰,把材料學院建設成為了名副其實的「五星級」學院,培養了一大批優秀科研人才。
18年圓一個夢
從1999年擔任材料學院院長之日起,田永君就有了一個夢想,那就是要建設一個「五星級」學院。這之後的18年裡,他始終以此為努力目標,從未懈怠。2017年11月,田永君正式當選為中國科學院院士,這不僅僅是他個人的榮譽,更標誌著他的「五星級」學院夢最終變成了現實。
1999年11月,剛回國一年的田永君當選為燕山大學材料科學與工程學院院長。當時的材料學院只有三十多名教師、學生也基本都是調劑來的。田永君上任之後就對國內高校的材料學院進行了廣泛調研。經過深思熟慮,他在2002年提出了建設「五星級」材料學院的戰略設想和目標。
「五星級」是指要擁有一級學科博士點、博士後流動站、國家重點學科、中科院或工程院院士、國家重點實驗室。實現這五個目標,對材料學院來說無異於脫胎換骨。這個想法一經提出,立刻在學院內部掀起軒然大波。很多人對他的想法不屑一顧,認為田永君這牛吹大了。有的老先生直言不諱地說,咱們能不能把目標定得實際一點,不要這樣好高騖遠。但田永君的脾氣是,想好了、決定了的事,就會堅持做下去。
為了實現「五星級」學院的目標,田永君首先要變革的就是學院的管理制度。他率先在材料學院實行了學術委員會制度。學術委員會由全體教授和各系的負責人組成,學院裡的大事都要經過學術委員會充分討論後投票決定,即使是院長的提議,如果不能說服學術委員會大多數成員,也不能形成決策;同時,凡是學術委員會討論通過的決策和制度,學院領導和全院教職工都必須不折不扣地執行,毫無例外。學術委員會制度最大限度地保證了學院管理制度的科學、公開和民主。
如今的材料學院共有專任教師七十餘名,其中二十多人是學術委員會成員。教職工參與決策,使得他們更有歸屬感和責任意識,學院的發展更有向心力和凝聚力。學院的事不再是「公家的事」,在老師們的心裡,學院的事就是自己的事。
當年建設材料學院的三棟樓時,為了保證施工質量,學院的王明智老師經常盯在工地上,一邊監督施工,一邊提些意見,搞得施工隊常常返工。後來,施工方領導和工人遠遠看見他騎摩託的身影就趕快躲起來。王明智老師用給自己家建房的責任心來監督學院的樓宇施工,所以材料學院和國家重點實驗室所在的三棟樓是公認的高質量建築。
有了學術委員會,材料學院的各項規章制度越來越完善,大家在制度內各司其職,老師專心帶學生、做科研,行政職員做好服務,各級領導則分工明確,各負其責,幫老師解決問題。對於方向性、戰略性問題,田永君能夠堅持原則、敢作敢當,但對於其他領導權責範圍內的工作,他選擇「堅決放權」。遇到其他院領導來請示意見,田永君常說:「這是你該負責的事情,你沒分給我你的工資,我不替你做決定。」慢慢的大家就不找他了,因為只要按規矩辦事就沒錯。
有了學術委員會作為制度保障,另一個亟待解決的問題就是如何在學院內營造崇尚科研的風氣,激發大家的科研熱情。為了提高全院教師的科研素養和學術水平,2003年田永君提出了副教授以上職稱教師每年必須發表2篇SCI論文的要求,並且計劃從2006年開始執行。儘管老師們對這一提議反響激烈,但在他的耐心解釋和說明之下,學術委員會仍然全票通過了這項決議。但到了2006年,一些教師甚至包括學院領導層開始反對落實這項決議,急脾氣的田永君忍不住發火了:「決議是學術委員會集體決定的,作為院長,我無權更改,必須執行!」在田永君的堅持下,大家逐漸認識到了學術委員會決議的權威性,這項決議既是約束,也是激勵,無論對於個人還是學院的發展,都是有百利而無一害的。最終,這一決議順利實施,並且一直被堅持了10年。
有了壓力和目標,老師們爭相搞起了科研,材料學院幾乎每天晚上都是燈火通明,科研風氣逐漸形成,學院面貌日新月異。為了實現從教學型學院向研究型學院的轉變,學院壓縮了本科生招生數量,本科生和研究生比例達到了1:1,老師們獲得了更多時間來做科研,課題組也逐步形成並變得更有戰鬥力。
與此同時,在建設「五星級」學院目標的指引下,學院的學科建設開始大踏步前進,幾年一個臺階,穩步向著五星級目標邁進。2000年,材料科學與工程博士後流動站被批准設立;2003年,材料科學與工程一級學科博士點申報成功;2006年建成了河北省唯一的國家重點實驗室—亞穩材料製備技術與科學國家重點實驗室;2007年材料學二級學科被評為國家重點學科。
憑藉一個又一個歷史性突破,材料學院打了一個漂亮的翻身仗,材料學科以強勁的勢頭迅速成長為燕大的優勢學科。亞穩材料製備技術與科學國家重點實驗室的成功申報,更是打破了地方實驗室無法進入國家重點實驗室行列的先例,實現了河北省國家重點實驗室零的突破,成為了燕山大學乃至河北省的驕傲。短短8年時間,五星級學院的建設目標已實現了4個。
由於種種原因,材料學院在突破院士這個目標上走的路比田永君預計的要長了許多年。2017年,田永君終於成功當選為中國科學院院士。這不僅是對他科研實力的肯定,也是對他學術水平和人格魅力的最高褒獎。自此,他在15年前許下的宏願終於變成了現實。如今,全院上下勠力同心,努力奮鬥,名副其實的五星級材料學院像一列加速前進的列車,正向著更高更遠的目標挺近。
挑戰不可能
田永君身上最明顯的特質就是喜歡挑戰不可能。建設「五星級」材料學院、成為河北省第一位「長江學者」、指導出河北省首篇「百篇優秀博士論文」、建成河北省首個國家重點實驗室,這些在別人看來不可能實現的目標,在田永君這裡都一一變成了現實。奇蹟的背後,是打破常規的勇氣和魄力,是開創新局面的膽略和眼光,更是常人無法做到的堅持和付出。
時間回溯到1998年9月,在德國耶拿大學工作了2年的田永君回到了燕山大學,當即開始著手籌建省級重點實驗室。實驗室建設伊始,科研力量比較薄弱,儀器設備也較陳舊和落後,只有透射電子顯微鏡、X射線衍射儀和膨脹儀這三大件。2002年,田永君爭取到了河北省一次性960萬元設備費的支持,為實驗室的發展注入了活力。看著一件件期盼已久的先進儀器被搬進自己的實驗室,教師們無不歡欣鼓舞。隨著科研條件的不斷改善,實驗室的成果也出現了井噴式增長。此時,作為院長的他敏銳地意識到,要想加速發展,必須有人才作保障。在學校的大力支持下,田永君先後引進了一批高水平的青年學者,逐漸形成了以「長江學者獎勵計劃」特聘教授、國家傑出青年科學基金獲得者和「洪堡學者」為學術帶頭人的研究群體。這個群體活躍在亞穩材料研究領域,逐步得到了國內外學術界的普遍認可,實驗室也進入了快速發展時期。在省重點實驗室運行的5年間,實驗室成員發表學術論文400餘篇,獲國家技術發明二等獎和國家科技進步二等獎各1項。高發明的博士論文《複雜晶體化學鍵介電理論及其在材料科學中的應用》獲評「全國百篇優秀博士論文」,實現了河北省在全國優秀博士論文評選上零的突破。這些成績的取得,讓田永君更加堅定了建成國家重點實驗室的信心。
國家重點實驗室代表著中國基礎研究的最高水平,是培養高層次人才的基地和國內外學術交流的中心。此前還沒有地方院校的實驗室進入國家重點實驗室序列的先例。然而,田永君和他的團隊對自己的實驗室充滿了信心,也下定決心要打破常規,做成這件事。
要打破常規必然要做出不尋常的努力。為了讓名不見經傳的燕山大學亞穩材料製備技術與科學省級重點實驗室進入科技部主管部門的視野,田永君與他的同伴劉日平教授,一趟一趟奔赴北京,向科技部的主管部門進行匯報。科技部相關負責人驚詫地發現,一個地方院校實驗室的建設水平竟如此之高,當即決定對實驗室進行全面考察。考察結果讓他們非常驚訝,這個實驗室已經達到國家重點實驗室的水平!為此,2003年科技部專門給了省重點實驗室一次機會,與當年的國家重點實驗室一起全程參加了國家重點實驗室的評估和複評。2005年,實驗室又PK掉了5所「985」和「211」工程的著名大學,成功取得了材料製備與服役方向新建國家重點實驗室的資格。2006年,燕山大學亞穩材料製備技術與科學國家重點實驗室正式掛牌成立,成為我國少數幾個以地方政府名義申報成功的國家重點實驗室之一。
僅用8年時間就建成了一個國家重點實驗室,這不能不說是個奇蹟。田永君和他的團隊就是有這樣的神奇力量,再一次讓不可能變成了現實。
有戰略眼光的科學家
多位熟悉田永君的同事和領導都曾這樣評價他:「他是一個有戰略眼光的科學家。」他在確定科研方向、科研平臺建設和人才引進上的眼光都非常具有前瞻性,而這三者之間是相輔相成、共進共贏的關係。
在田永君他們合成出納米孿晶結構立方氮化硼材料之前,天然金剛石一直被認為是自然界最硬的材料。在實驗中,需要用天然金剛石壓頭來測試樣品的硬度,因為天然金剛石的造價很高,一個進口的維氏硬度計壓頭就要3000多元。在一次樣品測試中,一個學生一個上午就用壞了兩個壓頭,六千多塊錢瞬間打了水漂,這讓學生感到忐忑不安,於是去找田永君請教。田永君敏銳地意識到,是樣品表面拋光不夠平整造成了單晶金剛石壓頭的損壞,但這個直徑僅2毫米的圓柱形樣品的硬度也一定很高。他馬上召集課題組成員討論後續實驗方案,最終在用透射電鏡觀察時發現樣品中全是納米孿晶結構。找到了這一關鍵的突破點之後,田永君團隊與中外科學家開始合作,採用高溫高壓技術成功地合成出了硬度超過人造金剛石單晶的納米孿晶結構立方氮化硼材料,這一原創性成果發表在《自然》雜誌上,並且入選了2013年度中國科學十大進展和中國高等學校十大科技進展。
高水平的科研平臺對於很多材料學領域的高端人才具有非常大的吸引力。國家重點實驗室現有固定人員75人,其中有留學歸國人員40人,分別來自牛津大學、東京大學、京都大學、德國馬普所、德國宇航院等國際知名高校和科研院所。能夠吸引高水平的科學家來到燕山大學工作,離不開田永君在科研平臺建設上的精準眼光和大量投入。
2014年,田永君決定用河北省政府及相關部門相繼資助的2600餘萬元購進了一臺全球頂尖的球差校正環境電鏡。好鋼用在刀刃上,電鏡剛一買來,立刻就派上了大用場。美國聖地亞國家實驗室納米科學與能源材料方面的著名學者黃建宇教授到燕大考察,第一時間就衝進實驗室來看這臺電鏡,只用了半天時間就做了決定:來燕山大學!田永君深知,對於一個科學家來說時間就是科研生命,有了設備和平臺,科研就能如虎添翼。正如柳忠元教授所說:「能夠沉下心做事情才是最重要的,設備和平臺建設不到位,好幾年就耽誤過去了。」 而對於學院和實驗室建設來說,有了黃建宇教授這樣的一批高端人才,才能形成科研高地,佔領科學前沿,帶動整個科研團隊和材料學院的快速發展。
凝聚團隊的力量
人才引進和團隊建設一直是田永君最上心的兩件事。
柳忠元教授是2005年加入田永君課題組的,此前他一直在美國做博士後,對燕山大學沒有任何了解。回憶當初之所以選擇來燕大,完全是因為田永君。因為在打給田永君的越洋電話中,柳忠元感受到他是一個有想法且想幹事的人。田永君對他也十分重視,他回國當天田永君親自驅車赴北京接機,讓他深受感動。當時燕山大學能給他的待遇十分有限,僅僅5萬元的安家費和一臺電腦,這對於在美國年收入30多萬的他而言「實在是太差了」,但是柳忠元覺得「人才是最重要的,跟這樣一個團隊在一起,很多事情做起來就容易多了」。第二年,他把在美國的同學徐波也介紹到了田永君的課題組。
徐波剛到組裡時入職手續還沒有辦完,有將近半年時間沒有拿到工資,這期間田永君給予了徐波很多幫助,讓他毫無顧慮地儘快投入到研究中去。轉眼10多年過去了 ,柳忠元和徐波都在材料學領域做出了令人矚目的成就,柳忠元是國家傑出青年基金獲得者、國家「百千萬人才工程」入選者、國家有突出貢獻中青年專家;徐波也成長為國家傑出青年科學基金獲得者和教育部「長江學者獎勵計劃」特聘教授。
經過十幾年的發展,田永君的科研團隊也在不斷壯大,成為一個思想活躍、技術過硬、戰鬥力強的9人課題組。雖然只有9人,但卻集結了國家傑出青年科學基金獲得者3名、教育部「長江學者獎勵計劃」特聘教授2名、國家優秀青年科學基金獲得者1名、「全國百篇優秀博士論文」獲得者1名,9人當中有7人是教授、博導。這樣的陣容實在強大得耀眼,美國國家科學院院士、瑞典皇家科學院院士、中國科學院外籍院士毛河光先生曾經感嘆田永君的科研團隊是「國內少見的教授之間長期合作的團隊」。
儘管團隊裡的任何一個人都有獨立組建自己科研團隊的能力,但這個團隊卻歷經30年始終保持著穩定。組裡的每個成員都有自己的專長,有的擅長理論模擬,有的擅長實驗,課題組成員常常聚在一起討論問題,互通有無,取長補短,也常常在討論中碰撞出靈感的火花。課題組裡的學生也是不分彼此,每個人都能得到組裡所有老師的指導,以至於根本說不清自己的導師是誰。一個學生十分生動地總結了幾位老師的作用:田永君老師是課題組的大腦,指引課題組的研究方向,決定課題組研究的深度;柳忠元老師和徐波老師則是心肺,他們都有國外研究背景,具有很高的理論水平,對於研究項目的解讀都有獨特的眼光,能夠把田永君老師的思想進一步細化並加以實現;於棟利老師、何巨龍老師及其他幾位年輕老師則是課題組的軀幹,他們用他們豐富的經驗指導學生的實踐,長期與學生一起工作在實驗室,為學生解決各種各樣的問題,提供各種技術支持。
在資源分配上,組內成員的科研成果全部共享,科研經費統一管理,按照「集體討論,按需供給」的模式使用。組內成員的收入除了工資以外都是平均分配的,用組內老師的話說「我們吃大鍋飯」。
這種大鍋飯模式自團隊創始人李東春先生開始沿用至今。上世紀八、九十年代,高校教師整體收入水平都不高,何巨龍教授1991年畢留校工作時工資只有100多元,大家差別還不是很大。但今非昔比,如今團隊的各種科研經費和科研獎勵已經非常可觀,田永君的獎金佔了非常大的比例,如果還是按照平均分配的原則來分給大家,田永君就會「吃虧」,每年會少幾十萬的收入。大家多次提議田永君多拿一些,都被拒絕了。田永君常說的一句話是:「當學術帶頭人首先要學會吃虧。」他跟組裡的年輕人說:「今天你花我的,十年後我花你的。」在田永君看來,誰都不可能一直保持著巔峰狀態,幾年以後這些年輕人就是團隊的中堅力量。
對於年輕人,田永君總是不遺餘力地扶持和幫助。不論是自己課題組的還是別人課題組的年輕人,只要在科研上有想法,他都會盡力給他們提供經費資助。年輕人找他聊學術問題,他從不拒絕,總是十分興奮地與他們討論研究方向,尋找突破口,有時候還會連續熬幾個大夜,親自幫助他們修改申請書。不光是田永君,組裡的其他教授也是一樣。
年輕人沒有了後顧之憂,就可以專心做自己的事情。有了充裕的經費支持和老教授們的悉心指導,課題組裡的年輕人和學生成長迅速。到目前為止,課題組相繼培養出了3位國家傑出青年基金獲得者、3位「長江學者獎勵計劃」特聘教授、2位國家優秀青年基金獲得者和2位「全國百篇優秀博士論文」獲得者。
以田永君為學術帶頭人的科研團隊在2008年成功申報了國家自然基金委的創新研究群體,當年全國僅有19個團隊入選。這對于田永君和他的科研團隊來說不僅僅是榮譽,更意味著能夠獲得更多的經費支持。在此之後,田永君科研團隊又先後兩次入選,截至目前,該團隊共得到國家自然基金委的連續三期資助,共1700萬的科研資金支持,這在創新研究群體中並不多見。
在田永君的帶領下,整個團隊就像上滿了發條的時鐘,在密切配合之中有條不紊地向前發展。在外人看來,田永君課題組這些年發展太快了,出成果的速度超乎想像。但對於他們來說,快只是相對的,快,完全是因為時間投入多。用何巨龍老師的話說,每天工作14個小時,一天就頂別人兩天用,這樣堅持一年呢,五年呢,十年呢?
團隊的每個成員都在拼盡全力破解一個又一個難題,每天工作到深夜是他們生活的常態。沒有周末和節假日,甚至大年初一課題組的成員都會一個不少地出現在實驗室。胡文濤老師記得,有一次一個困擾多時的問題終於被攻破,大家特別興奮,就想慶祝一下,可是夜已深了,外面的餐廳全都關了,只有一家粥店開著門,大家就每人喝了一碗涼粥,算是慶祝了。科研工作不僅需要智力、更考驗體力,因為每天都要連續工作14個小時以上,時間長了身體會吃不消。田永君和團隊成員常年保持著周三、周六打羽毛球的習慣,但忙的時候連鍛鍊身體的時間都擠不出來,只好擠佔睡眠時間。拿胡文濤老師來說,為了擠出時間鍛鍊,他每天4點50就起床跑步,然後去實驗室一直幹到夜裡11點才回家。
興趣能激發人的靈感和窮追不捨的動力。在田永君和他的同事們眼裡,科學研究看似辛苦,但其樂無窮,他們願意為此付出,甚至投入畢生的心血。燕山大學副校長趙永生是田永君的同學,他感嘆:「永君這些年就是在玩命幹。」有了這樣日復一日的付出,成功到來的時候才會覺得淡然,即使當選了院士,在田永君看來,也只是科研道路上的一個新的起點,並不是終結。超硬材料領域的研究前景廣闊、大有可為,站在更高的起點上,他和他的團隊還有更多更重要的科學之謎要去破解。
學生的人生規劃師
今年33歲的趙智勝是田永君課題組裡最年輕的教授、博導。他本科畢業後來到田永君組裡讀研、讀博。博士畢業後,趙智勝想直接留在團隊裡工作。但是田永君認為,年輕人應該走出去,到國外的環境裡繼續深造和鍛鍊,這對青年人的成長和獨立工作能力的提高很重要。田永君建議他不要急著留校,先出國工作3-5年後再回國,這樣不僅英文水平和科研能力會得到提升,未來發展也會更加順暢。
田永君把趙智勝推薦到美國卡內基研究院地球物理實驗室做博士後。在這樣世界級的高壓實驗室裡工作,對於趙智勝的啟發和提高是不言而喻的,也為他未來的發展奠定了堅實的基礎。田永君就是這樣,他會幫學生規劃眼前利益之外的更長遠的人生,從根本上改變一個人的命運。
已經在上海高壓科學中心工作的黃權,曾經是田永君組裡的博士生。跟著田永君做科研,黃權最大的收穫就是學到了嚴謹的科學精神和做事態度。記得有一次黃權和組裡其他同學一起測試一種人工合成樣品的硬度和韌性。按照常理,材料硬度提高會同時伴隨著韌性的下降,這是材料的一個基本規律。然而這次的實驗數據卻顯示樣品硬度和韌性都提高了,這讓團隊成員們像中了大獎一樣集體興奮起來。但是田永君卻很冷靜,給大家潑冷水,他認為僅一次實驗結果不能說明問題,只有經過多次反覆驗證的數據才是可靠、真實的。這種嚴謹的科學態度讓大家明白,做研究是為了解決科學難題,不是為了發論文、出成果,只有獲得真正經得起檢驗的數據才可以發表。
現在剛去美國卡內基研究院地球物理實驗室做博士後不久的舒予,曾經在田永君課題組深造了8年。這8年中,舒予最大的收穫就是學會了用嚴謹、不浮躁的心態去做科學研究。在一次試驗中,舒予有了一個偶然的發現,當時指導他實驗的老師覺得這個發現非常有價值,這讓他產生了驕躁情緒,總覺得這一發現一定會有一個很好的科研成果。然而,當他把實驗結果報給田永君時,田永君很認真地提了兩個問題:「你這現象能重複嗎?這種現象產生的原因你弄明白了嗎?做學問,不能只求結果,還要對自己的結果負責任,不但要知之,更要求甚解。」
為了解決這兩個問題,田永君和課題組幫助舒予聯繫了國內外很多相關領域的專家,並派他多次到美國阿貢國家實驗室進行深入研究。這項研究一做就是6年。到博士畢業時,舒予終於給出了一個滿意的答案。舒予說:「雖然晚了兩年畢業,但是正是有了這樣的經歷我才學會了應該用什麼樣的心態去對待科研。就像田老師堅持超硬材料的理論和實驗研究一樣,功夫不負有心人,只有認真對待,刻苦鑽研才會取得相應的成果。」
在學生眼裡,田永君是一位嚴肅又不失親和的老師,組裡上上下下都知道,田永君最喜歡學生和他討論問題、交流想法,要是有人很久不跟田永君匯報自己的進展,就會被追著問。黃權說:「每次想偷懶的時候,田老師就會推我一把。」田永君還有一個特點,就是善於抓住要點,點石成金。舒予說:「田老師往往能夠從我們想不到的視角給我們新的啟發,從而使得很多問題迎刃而解。」田永君教學生,從來不用灌輸的方法,而是用啟發式的教導方式,經常是用問題來回答問題,讓學生從他的提問中不斷地養成獨立思考的習慣,從而提升解決問題的能力。
此外,田永君也積極幫助學生規劃未來。隨著國內科研的逐步發展,對具有海外研究背景的要求也越來越高。為了學生未來能夠取得更好的發展,研究生從一入學就經常有機會跟著老師們出國參加學術會議,開拓視野。田永君還經常聯繫國外的合作者,主動推薦優秀的弟子到世界著名的科研機構進行交流和學習。在田永君的關懷和幫助下,課題組裡越來越多的優秀學子邁出了國門,走上了更加寬廣的科研之路。
桃李不言,下自成蹊。從田永君課題組裡走出去的很多學生都仍然活躍在材料科學研究領域,在國內外不同的大學、學術機構和企業不斷取得著優異的工作業績。
《論語》中有一句話,叫「知者不惑,仁者不憂,勇者不懼。」田永君和他的團隊勇於做世界高壓研究領域的領跑者,不僅有追求卓越的精神,還肩負著科學家的社會責任和使命。田永君常說,現在大家生活條件好了,應該多想想為國家和社會做點事情。現在,田永君又有了一個為之努力奮鬥的夢想——在燕山大學建一個高壓科學研究中心,在超硬材料的應用領域開展深入研究,對接《中國製造2025》國家戰略,為國家裝備製造業、開採業、國防工業的提升提供技術支持。生逢最好的時代,追夢路上,田永君和他的團隊已經踏上了新徵程。(圖為在實驗室工作的田永君院士)