2019 年諾貝爾化學獎頒發給 3 位科學家,以表彰他們在鋰電池方面的研究貢獻,引發了人們對於鋰電池的關注。從上世紀 70 年代鋰電池概念提出至今,科學家對電池技術研究不輟,產品不斷升級迭代。在新能源儲存方面,可充電的金屬負極電池是一個嶄新的發展方向。
深圳外國語學校校友、現在美國康奈爾大學攻讀博士學位的鄭景旭也正發力於電池技術研究,並取得了突破性進展——日前,以鄭景旭為第一作者的論文《Reversible epitaxial electrodeposition of metals in battery anodes》在國際頂尖學術期刊《Science》雜誌上發表。回首自己的科研啟蒙和發展之路,鄭景旭談道:"我對科研的興趣,成型於深外學習期間。其中最關鍵的經歷是在校長羅來金的直接指導下,參加化學競賽。"
▲鄭景旭在實驗室做科研。
A
聚焦下一代電池技術引發業界重視
美國《Science》雜誌為國際頂尖的自然科學綜合類學術期刊,在世界學術界享有盛譽。此次鄭景旭發表的研究成果引起業界重視,頗具影響力的能源知識服務平臺公眾號"能源學人"以《鋅電再發 Science,被"掌控"的鋅負極能可逆循環數千次》為題、公眾號"材料人"以《今日 Science 控制技晶生長:電池負極中金屬的可逆外延電沉積》為題,紛紛發文推介鄭景旭的最新研究成果。
鄭景旭的研究聚焦可充電的金屬負極電池領域。有研究指出,石油資源將在未來約 30 年內枯竭,目前急需開發相關的科技,構建以可再生能源為主導的能源結構。在新能源儲存方面,可充電的金屬負極電池是一個嶄新的發展方向。這類金屬電極在能量密度方面具有顯著的優勢,卻無法控制電池充電時金屬的生長方式。為解決這一問題,鄭景旭及其同事引入了外延生長的概念來調控金屬的沉積形貌,以鋅金屬負極為示例,使得鋅沉積 / 溶解的可逆性達到了 99.9%,循環壽命達到了傳統鋅電極的 100 倍。相比於傳統的鋰離子電池,利用水系電解液的鋅電池能量密度高並且安全性好,被視為是極具潛力的下一代電池技術。
論文最初的靈感來源於今年 1 月份,但鄭景旭認為,更深層面上的源頭,是從本科期間在上海交通大學就開始積澱的。當時在導師陳彬的指導下,鄭景旭開展透射電鏡的研究,積累了關於晶體的知識,才有了這篇論文的靈感。
B
對科研感興趣 源於校長指導參加化學競賽
初高中階段,鄭景旭一直就讀於深圳外國語學校。談到自己的科研啟蒙,鄭景旭說:"我對自然科學的興趣主要成型在深外學習期間。其中最關鍵的經歷是在校長羅來金的直接指導下,參加化學競賽。"
▲深外今年科技節現場。
化學競賽時常會涉及大量大學化學知識,鄭景旭自學時常不得要領。他知道羅來金是化學競賽金牌教練,有一段時間便時常去找校長請教化學問題。在校長的教導下,他提前把大學本科的化學基礎課"吃得透透的"。"這可以說是我科研生涯的起點。那段時間學習的大學化學知識構成了我最主要的知識儲備之一,讓我受益終身。"鄭景旭表示。為此,鄭景旭特意在《Science》論文結尾,致謝羅來金和深圳大學教授任祥忠,他們分別指導了他化學競賽的理論和實驗部分。
深外每年會組織豐富的科技活動。鄭景旭當年曾參加過學校科技節科技小論文的比賽,提交了一篇關於銅和鹽酸反應可能性的研究,獲得一等獎。他把這篇研究當成自己撰寫的第一篇科技論文。
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追隨真正熱愛的事物 儘可能地探索世界
在深外初高中的六年,是鄭景旭收穫豐富、精彩快樂的六年。初中時他逐漸喜歡上唱歌,便在老師的推薦下加入合唱隊,向學校裡的音樂教師學習聲樂。高中部體育館的羽毛球場設施齊全,有一陣子,他幾乎每天能打三到四個小時的羽毛球。這些美好的記憶來源於深外教師對學生的關心和愛護。要用一句話形容自己對深外的熱愛,鄭景旭自豪地說:"如果將來我的小孩出生在深圳,那我一定鼓勵他(她)報考深外!"
▲鄭景旭生活照
鄭景旭勉勵深外學弟學妹,要聽內心的聲音,追隨真正熱愛的事物。中學階段,一切皆有可能,一定要儘可能地探索這個世界,發掘自己最感興趣的方向,並為將來打好紮實的基礎。
2013 年,鄭景旭從深外畢業,因其化學奧林匹克競賽成績突出保送上海交通大學。在上海交大讀本科期間,他在國際學術期刊上發表 17 篇經過同行評議的 SCI 英文學術論文(其中以"第一作者"署名 12 篇),獲評" 2016 上海交通大學學生年度人物",2017 年獲得"挑戰杯"全國大學生課外學術科技作品競賽數理組特等獎。
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深外弘揚書院傳統 創新人才培養模式
一直以來,深外秉持"以人為本,和諧發展,為學生終身幸福奠基"的理念,致力於辦一所具有中國底蘊、深圳特色的現代化國際化學校。近年來,學校弘揚書院傳統,創新人才培養模式,設立"四大書院",因材施教,為學生個性化發展、全面成才奠定了堅實的基礎。
尤其是創新書院,以數理化生信息科學五大學科競賽為依託,兼顧如 FIRST 機器人競賽、iGEM 國際遺傳工程機器大賽、全美經濟學中國挑戰賽(NEC)等其他國內外各類比賽,配備有學科金牌競賽教練,實施"雙導師制",積極探索拔尖創新人才的培養機制,深度挖掘學生潛力和創造力,培養具有偉大使命感和社會責任感、具備優秀學習品質和態度、富含執著積極進取精神、擁有極強批判質疑能力、創造動機強烈與創新習慣優秀的人才,以滿足新時代、新形勢下國家和社會發展對拔尖創新與應用複合型高端人才的需要。
創新書院能夠為像鄭景旭這樣的學科英才提供真正適合自己個性化發展的優質平臺。在創新書院的培養模式下,深外收穫了全國中學生生物學競賽金牌、全國高中生數學奧林匹克競賽金牌等優異成績,同時,也培養出以鄭景旭為代表的一批批優秀創新人才。(王宇 彭迎春)