2019年初冬清晨,雪後的燕園寧靜而潔白。北大化學樓裡,張錦教授的故事與我們娓娓道來。已近天命之年的他在增選院士裡算是個十足的「年輕人」。「我生於寧夏同心縣張家塬鄉汪家塬村,上學需要翻山越嶺,取水需要走上十幾公裡,犁地、放牛、拔麥子等農活樣樣精通……」張錦回憶自己兒時的生活。
這位從寧夏鄉村走出來的院士,已經是我國納米碳材料研究領域的領軍人物。
「研究碳材料,就是要潛心把這一件事情做到極致,讓我國在納米碳材料核心技術上掌握『卡脖子』技術,這是我身為科研人員的使命。」
我們一起走近新晉中國科學院院士,北京大學化學與分子工程學院張錦教授
「希望自己能伴隨北大不斷成長、進步」
故鄉就像一個風箏,對於離家在外的遊子有著永遠無法割捨的牽掛,故鄉的一山一水、一草一木,張錦都記掛在心間,無論在哪兒,他都很自豪地把家鄉掛在嘴邊。
儘管生活艱苦,但村子裡一直有著崇尚學習的好風氣。「我們的鄉親不比誰家錢多房子好,就比誰家小孩讀書好。現在村子裡已經培養出13位博士,20多位碩士了!」張錦自豪地說。很小的時候,張錦就深知「知識改變命運」的道理,篤學的志向和頑強的作風也為張錦走向科研之路奠定了基礎。
1988年,張錦以優異的成績考入蘭州大學現代物理系放射化學專業,並在那裡完成了本科、碩士、博士的學習。在蘭州大學和北京大學聯合培養博士期間,張錦在博士生導師力虎林教授和北京大學劉忠範教授的指導下開展科研工作。畢業後,張錦前往英國利茲大學繼續博士後深造。2000年回國,他加入北大,開啟「科研利器築夢祖國騰飛」之路。
張錦從未後悔過回國的決定,他說自己從出國的第一天起就決心要回國開闢自己的事業。之所以選擇北大,張錦認為她是中國的「第一」與「唯一」,也是距離實現夢想最近的地方。
「北大有著百年的文化和積澱,有著獨一無二的優良學風。身為北大人要胸懷祖國,身為科研人員更要傳承北大一批批優秀科學家秉承匠心、潛心科研事業的精神,我希望自己能伴隨北大不斷成長、進步。」張錦感慨道。
「做科研最重要的就是堅持」
回國後,張錦進入劉忠範院士團隊一起從事納米碳材料研究。提及恩師劉忠範,張錦豎起了大拇指,在他心目中劉忠範就是這樣一位「有情懷」的北大人。
「劉老師是石墨烯材料領域的領軍人物,石墨烯作為戰略新興材料擁有無限前景,但作為一種僅僅發展10餘年的材料,石墨烯在各方面都還不完備。劉老師以科學家和科研管理者的立場為石墨烯材料正本清源,以實際行動彰顯北大人的責任擔當。」
劉忠範(左)與張錦(右)與世界碳材料之母Mildred S. Dresselhaus教授
在劉忠範的帶領下,張錦開啟了納米碳材料控制製備的研究之路。他說:「現在電子元器件還處於矽基時代,而隨著技術的發展,矽基材料的物理極限將成為不可逾越的障礙,科研人員一直努力尋找能夠取代矽晶片的物質,碳納米管就是主要研究方向之一。」
為了追尋這個「熱點」,張錦團隊十幾年如一日地致力於碳納米管等納米碳材料的結構控制生長規律研究,發展了納米材料結構與物性的譜學表徵方法,通過催化劑的設計,突破了碳納米管結構控制與高效生長的難題,推動了我國納米碳材料基礎研究的進步。
張錦團隊獲2017年度國家自然科學二等獎
圖為國家科技獎勵大會後張錦團隊的合影(從左至右:彭海琳、張錦、童廉明)
碩果纍纍的背後,是張錦帶領團隊幾千個日夜的堅守,是千萬次實驗的不懈努力。每天7點30準時坐在辦公室,晚上10點結束一天工作,一周至少工作6天的狀態早已成為一種習慣,這是張錦對科研無悔的堅守。當選院士後,他的時間安排依舊沒有變化,甚至更忙碌一些。
張錦始終認為,做科研最重要的就是堅持。和發論文、評職稱相比,張錦更看重的是攻堅克難的過程。
「如果我的學生一味地把發文數量做為目標,總是反覆已有的材料,沒有任何創新點,這個是我不能接受的。」
「老一輩科學家什麼都沒有,但在資料封鎖的情況下研究出了『兩彈一星』,靠的就是沉潛鑽研的精神!」
張錦認為現在的青年科研人員有著非常強的研究背景、物質條件以及實驗室條件比以前老科學家好了太多,可是卻普遍缺乏「工匠精神」。
他時時刻刻提醒自己的團隊成員,要坐得住冷板凳,要沉下心來,把一件事情精益求精地做好、做透。「有了這樣切磋琢磨的過程,那寫出好的論文是水到渠成的事情。」張錦說。
「擁有核心技術的重要意義怎樣強調都不為過」
被譽為「黑金」的石墨烯,作為21 世紀最具顛覆性的「新材料之王」,是全球科技界的兵家必爭之地。在中關村翠湖科技園區智谷中心有一棟現代化的建築大樓,這是由北京市政府支持,北京大學發起成立的北京石墨烯研究院,專注於石墨烯產業核心技術研發與服務,張錦擔任研究院副院長。
北京石墨烯研究院
據張錦介紹,目前研究院已經形成了200餘人的核心研發團隊,除了北大相關科研人員外,還有來自世界各地的行業精英,共同打造這個石墨烯研究領域的旗艦。張錦說,目前研究院主要攻關兩項工作:一是專注於核心技術的研發,二是挖掘實際應用,推動「研發代工」。
「提到核心技術,我們經常說西方發達國家『卡』中國的『脖子』,這個實際上就是我國缺乏核心技術的表現。對於石墨烯新材料,我們的技術研發實力不亞於任何一個國家,甚至在某些領域的研究已經走在世界前列,從材料的研發製備到自主研發裝備、設備,這不僅是為北大做,也是為國家做,是北大踐行國家創新驅動發展戰略的重要成果。」
擁有核心技術的重要意義怎樣強調都不為過,張錦期待研究人員都能有「咬定青山不放鬆」的精神,把石墨烯材料的研發工作做好,讓我們國家擁有石墨烯新材料最為核心的技術。
張錦還格外看重核心技術的應用轉化。北京石墨烯研究院提出的「研發代工」模式,針對特定企業的技術需求,組建高水平的研發團隊,面向市場需求開展定製化的研發。在張錦看來,這一「協同作戰」的模式能夠大大提升產學研轉化的效率,改善中小型企業科研實力不足的現狀,有效解決科技與經濟「兩張皮」的問題。
「讓更多的年輕人領略到科研的魅力和趣味」
張錦是科研攻關的「大拿」,也是學生們心目中幽默又負責任的老師和朋友。憑藉在學生中良好的口碑和過硬的教學成果,張錦在2017年獲得了北京大學「十佳導師」的光榮稱號。
「無論是和學生交流還是日常上課,其實都是言傳身教的過程,我希望能把我對科研的堅持薪火相傳下去,讓更多的年輕人領略到科研的魅力和趣味。」
張錦非常看重教學,他把上好課、帶好學生看作教師天職。張錦目前帶了近20位學生及博士後,他會按照每個人的特點制定不同的培養方案。他格外注重培養學生獨立思考的能力,鼓勵他們探索推陳出新的路徑。
「如果指導學生只是用統一的規範,那實際上只是一種自我複製,發揮不了團隊的智慧,我希望自己是一本『字典』,學生有問題了可以來問我,但更多的時候,還是要自己打造適合自己的平臺。」
於躍是張錦團隊的直博生,在張錦的帶領下攻關低維材料的透射電子顯微鏡學。在他眼中,張錦是個「輕鬆」的「嚴師」。
「我們很少看到張老師嚴肅緊張的樣子,他和學生們溝通起來特別幽默詼諧,一點科學家的架子都沒有。但同時他又對學生們的要求很高,這個是我剛投入師門時就被打的『預防針』」。
於躍前不久剛剛進行了博士開題報告,由於通知得比較晚,他只有3天的時間準備報告。
「當我把初稿交給張老師看時,我第一次見到他如此嚴肅的樣子,儘管他依然很和藹幽默,但我感受到了導師的『不怒自威』,他對我的初稿並不滿意。」經過多次溝通修改後,於躍進行了最終的開題報告,「兩稿之間改動很大,慶幸的是,張老師的眉頭終於舒展開了。」
在張錦的團隊裡,「混日子」是根本不可能的。無論多忙,只要人在北京,張錦都會堅持每周一次組會,每次例會7點開始,等到結束時通常已經10點多鐘了。在張錦認真悉心地指導下,團隊在科研攻關中接連取得令人矚目的突破。
張錦就是這樣一位「沉醉」於核心技術研發的科學家,一位帶領團隊攻堅克難又非常注重鼓勵、提攜後生的好老師。當被問及新當選院士的感受時,張錦淡然地笑了,他認為,當選院士一方面是對他過去成績的肯定,另一方面也是未來徵程的起點。
「在這條道路上,我需要努力的地方仍有很多,總會有時不我待的緊迫感。所以我的科研生活並不會因為當了院士有任何改變。」打造中國核心的納米碳材料技術,帶領更多年輕人投入到這項「有趣而實用」的科研中去,這是張錦不變的初心與使命。
人物卡片
張錦,北京大學博雅特聘教授,國家傑出青年基金獲得者、教育部長江學者特聘教授、英國皇家化學學會會士。他長期在納米碳材料的物理化學領域開展研究工作,堅持探索碳納米管等納米碳材料的結構控制生長規律,發展納米材料結構與物性的譜學表徵方法,通過催化劑的設計,突破了碳納米管結構控制與高效生長的難題,推動了我國納米碳材料基礎研究的進步。
目前,張錦教授在Nature 和Nat. Mater.等刊物已發表論文260餘篇,論文他引12450餘次,授權專利30餘項,已榮獲國家自然科學獎二等獎(兩項)、全國優秀博士學位論文指導教師、中國化學會青年化學獎、教育部「新世紀優秀人才資助計劃」、北京大學「十佳」導師等獎勵。2019年,新當選中國科學院院士。
來源:北京大學 文字:韓沐妍、韓芳 採訪:韓芳、韓沐妍、王亞飛、李香花、白晴文、王雲飛 圖片:李香花、部分照片為受訪者提供 視頻:趙旦 排版:孫萌 責編:昭花花