本期推送,讓我們走近楊金龍院士,看看他如何把科研成果送上"書架"、擺上"貨架"——
正在通過視頻進行發言的楊金龍院士
楊金龍,物理化學專家,1966年1月出生,1981年至1985年本科就讀於南京師範大學物理系(物科院前身),獲學士學位;研究生階段就讀於中國科學技術大學,獲碩士、博士學位。2019年11月當選為中科院院士。現任中國科學技術大學教授、博士生導師、副校長。長期致力於應用量子化學研究,在新型功能材料的設計與模擬、表面單分子量子行為的表徵與調控等方面取得了原創性和系統性成果,在國內外產生了重要影響。他是2000年國家傑出青年基金獲得者、2006年科技部重大科學研究計劃首席科學家、2011年國家自然科學基金委員會創新群體學術帶頭人,2011年美國物理學會增選為會士,2014年作為突出貢獻者獲中國科學院傑出科技成就獎(集體)。
專注理論,他把成果送上"書架"
讓科研成果上"書架"或上"貨架",對很多科學家而言意義重大。上"書架"就是"錢變紙",做好原始創新;上"貨架"就是"紙變錢",把成果用起來,變成產品。對於楊金龍而言,上"書架"與上"貨架"並不矛盾,兩者缺一不可。從凝聚態物理研究,到量子化學研究,三十多年來,楊金龍始終與微觀世界的分子和原子打交道。他說:"在微觀尺度上,物理與化學是分不開的,化學物理就是用物理的手段來研究化學的問題,研究的都是分子、原子最基本的規律。"
"單分子科學團隊的大部分研究都是探索自然、發現規律,然後提出一些新概念、新機制、新判據,解決實際問題。"楊金龍介紹。在新概念方面,他提出雙極磁性半導體的概念,突破用磁場調控自旋的傳統固有模式,為發展新型自旋電子學器件提供了新思路。在新機制方面,他提出具有內稟電偶極矩的二維納米催化劑,突破傳統理論對催化劑能隙的限制,用紅外光也可直接分解水制氫。在新判據方面,他提出一種新判據來認定電子陰離子化合物,為建立普適的電子陰離子化合物理論奠定基礎。
近年來,楊金龍在新型功能材料的理論設計與模擬、表面單分子量子行為的表徵與調控等方面取得一系列原創性成果,如成功實現單分子自旋態的控制等,在國內外產生重要影響。截至2019年11月,他已發表SCI論文540餘篇,其中3篇發表在《科學》上、5篇發表在《自然》上,相關成果3次入選"中國科技十大進展"。
科技創新,就像撬動地球的槓桿,總能創造令人意想不到的奇蹟。"從國家和社會發展來講,基礎研究是創新的源泉。"楊金龍坦言,對於從事量子化學理論研究的他來說,將更多成果送上"書架"是他的夢想。
創新轉化,他把成果擺上"貨架"
零排放、零汙染的氫燃料電池汽車,代表著未來新能源汽車發展的重要方向。但當前氫燃料電池所使用的氫氣,通常含有0.5%至2%的一氧化碳。作為氫燃料電池汽車的"心臟",燃料電池鉑電極容易被一氧化碳雜質氣體"毒害",導致電池性能下降和壽命縮短,嚴重阻礙氫燃料電池汽車的推廣。楊金龍等人的科研團隊花了幾年功夫,重新設計了一種新型催化劑,可以有選擇性地高效去除氫燃料中的微量一氧化碳,為氫燃料電池在頻繁冷啟動和連續運行期間提供全時保護。他們的研究成果得到了高度認可。2019年1月,國際頂級期刊《自然》評價說,這種新型催化劑"可以解除氫燃料電池一氧化碳'中毒休克危機',有望加速氫能源汽車的民用推廣。"目前,楊金龍等人的團隊正在推動這一成果產業化。
利用太陽光分解水制氫,為人類提供清潔能源,被視為化學的"聖杯"。楊金龍提出紅外光分解水制氫新思路,則大大擴展了太陽能轉化為化學能中可利用的太陽光頻譜範圍,有望對未來新能源技術發展產生重要影響。"我的大部分研究都是力求讓成果上'書架'。但另外一塊,用自己發展的方法來解決國民經濟相關技術難題,也是我們努力的重要方向。"楊金龍認為,讓適合做基礎研究的人做基礎研究,更多的人要做好技術創新和成果轉化。
科技創新、科學普及,是實現創新發展的兩翼。在工作中,楊金龍不僅給本科新生上《科學與社會》課,還參與了一項面對中學生的"英才計劃",給中學生講科普,激發他們對科學的熱愛。"把科學家的成果變成科普知識,及給老百姓傳播,是科學家的義務。"楊金龍說。
不忘初心,探索未知
在楊金龍看來,對未知世界的探索,是他最大的興趣。"探索全世界都沒人知道的事情,這本身很有挑戰性,但把它搞清楚了,會很有成就感、滿足感,這就是科研的原動力。"楊金龍表示,做科研要沉得住氣、能靜下心,做自己感興趣的事情。
當今世界,科學研究快速發展,學術浮躁和急功近利的情況並不鮮見。"科研工作者不能隨波逐流,科研底線必須遵守。"楊金龍說,做科研不是靠吹出來的,也不可能一帆風順,要實現長期目標和短期目標的平衡。"做科研要不停地克服困難、解決問題,有些問題一時搞不清楚,可以放一放,等段時間換個思路,也許困難就會迎刃而解。"
近年來,楊金龍先後培養了40多名博士生。在學生心中,他始終是個溫和的人。"我的理念是給學生更多的自由,多跟他們交流、多多提問題,以此來激發他們的主動性和靈感。"楊金龍認為,做基礎研究要打好紮實的基礎,培養良好的科研範式,要有批判性思維和敏銳的眼光,真正能抓住問題、解決問題,不能人云亦云。
閒暇之餘,楊金龍有一個特別的愛好——拍攝花朵。在他的朋友圈,隔段時間就能看到他的"新作"。通過拍攝花朵,他已經認識了400多種花。"科學就像花一樣,是一種很美的東西。如果這種美的東西我不知道,我一定會想辦法認識它、了解它。"楊金龍說。
在南京師範大學2020年本科畢業儀式上,楊金龍表達了自己對"科技強國"的堅定信心。他結合自己四年的南師生活和三十五年來的科學研究經歷,與畢業生分享了自己對人生的深刻感悟。最後,楊金龍祝福廣大南師學子:"懷揣著偉大夢想,革故鼎新,自強不息,勇敢向前吧!用你們的知識服務社會,用你們的行動報答母校,奔湧吧後浪!我由衷的祝福你們!"
素材來源:南京師範大學