與諾貝爾獎失之交臂的王中林

2020-12-01 騰訊網

2015年諾貝爾獎物理學獎頒給Arthur B. McDonald 和Takaaki Kajita 關於中微子振蕩的研究,被提名者之一的華人科學家王中林失之交臂。

王中林生於1961年,1982畢業於西北電訊工程學院(現名西安電子科技大學)﹐並於同一年考取中美聯合招收的物理研究生(CUSPEA)。1987年獲亞利桑那州立大學物理學博士,從師於國際電子顯微學權威John Cowley教授。

王中林教授現在是喬治亞理工學院終身校董事講席教授,Hightower終身講席教授,工學院傑出講席教授和納米結構表徵中心主任。中國科學院外籍院士和歐洲科學院院士,中國科學院北京納米能源與系統研究所所長、首席科學家。是國內外多所大學的名譽教授,並且是多個國際大獎的獲得者。

王中林已在國際一流刊物上發表了700篇期刊論文﹐45篇書章節﹐36項專利,5本專著和20餘本編輯書籍和會議文集。他已被邀請做過700多次學術講演和大會特邀報告。他的學術論文已被引用48,000次以上。他是世界上在材料和納米技術論文引用次數最多的前五位作者之一。在一份榜單中,王教授在當今世界最傑出的科學家排名榜上名列第25名

納米發電機讓「一舉一動皆可發電」

據中國科學院北京納米能源與系統研究所官網的介紹,王中林近五年的研究工作包括三大項:納米能源技術和自驅動納系統技術、創立壓電電子學和壓電光電子學以及氧化鋅納米材料的合成,表徵,生長機理和應用等。

其中,王中林認為最讓他激動的發明是納米發電機。「納米尺度發電機的重要性怎麼強調都不為過。」王中林比喻說:以前,不論多小、多靈敏的器件,都需要附加一個較大尺度的傳統電源,好比「螞蟻拉個大駱駝」。而纖巧的納米發電機能夠讓納米器件不再需要外在的電源,電池也不再需要,無疑將會使電源領域向前邁進革命性的一步。

2007年,王中林團隊首次成功研發出由超聲波驅動的可獨立工作的直流納米發電機,2008年初,王中林團隊又研發出可以利用衣料來實現發電的「發電衣」的原型發電機。這種發電機被王中林稱之為纖維納米發電機。「讓比頭髮絲還細的纖維絲生長出納米材料,再通過馬達帶動長滿納米線的纖維絲相互錯動,機械能就能巧妙地轉化為電能。穿上這樣的「發電衣服」,走路、心跳這樣司空見慣的機械運動將來都能用來發電。

2012年,團隊又成功研發世界首臺摩擦電發電機。摩擦電發電機的原理與傳統的電磁感應式發電機和摩擦起電機原理完全不同,而是利用摩擦起點和靜電感應效應的耦合,同時配合薄層式電極的設計,實現電流的有效輸出。

「摩擦無處不在。像這樣拍拍手,有摩擦產生就有電能。我們做的就是將這種電能高效地『收集』起來,讓一舉一動皆能發電。」 王中林曾經這樣介紹過他們研究是摩擦點發電機。人的行走、身體的晃動、手的觸摸、下落的雨滴,甚至車輪的轉動……在王中林眼裡,這一切皆能發電:「只要把摩擦電發電機附著在產生這些動力的物體上,就能實現對機械能的有效收集。」

「只要你能動,就能發電。」王中林這樣描述纖維納米發電的遠景。這意味著跑步、走路、心跳等產生的機械能從理論上講都可以轉化為電能,這些被白白浪費掉的能量都可以被利用起來。在未來,有可能只要攜帶一個隨身的小型電子設備供電,將來我們再也不用為路途中隨身所帶的電子設備電源耗盡而煩惱。

當然,納米發電機的作用不僅僅是「給手機充電」。它還有更大的用處。王中林曾舉例,如果把納米發電機裝在地毯或地板下面,老人每走一步,它就會產生一個電信號,如果老人摔倒了,可以遠程通知家人馬上知道。將發電機植入皮下,可以利用肌肉活動來供電,不需要更換電池,就可以檢測血脂、血糖和心臟活動,放在水裡可以監測水質和環境。

推進中外學術合作

王中林一直非常注重和國內學者的學術合作,從1992年便開始和中科院物理所、國家納米科學研究中心、北京大學、清華大學、華東理工大學等多所院校保持合作,為此還獲得了2013年中國國際科學技術合作獎。

在過去18年中,他往返中美間達130個來回,培養了85多位分布在中國,臺灣和美國的華人學生,學者,博士後和教授等優秀人才。2004年,他竭力推動喬治亞理工學院和北京大學的聯合辦學。他是北大工學院先進材料和納米技術系的共同創始人和2006-2009年期間的首任系主任。他是北京大學和喬治亞理工學院聯合辦學的最早發起人和主要組織者,並首次開闢了中國和國外聯合博士學位的先例。通過擔任長江講座教授,和清華的師生建立了多年的科研合作關係。

一名不願具名的老師透露,2005年左右,北大為了完備基礎學科建設,在工科領域站到前沿,和美國喬治亞大學聯合創建了工學院,「在這個背景下,王中林被任命為首屆系主任。」

這名老師說,彼時王中林已經是世界範圍內的科學大牛,但在院系裡卻沒有一點架子,「對學生非常耐心,並且善於通過錯誤發現新問題。」

王中林擔任過二十餘次在國內舉辦的國際大會的主席和組織者,利用自己與許多國際著名學者長期建立合作和私人友好關係,邀請他們到中國參加會議,把國際前沿領域的最新進展和優秀科研理念介紹給我國廣大科學工作者和研究生。他促使清華大學出版社用英文出版書籍並與Kluwer出版社合作,這些書籍對於促進國內的納米科技發展和教育事業起到了積極的作用。

工作狂人,女兒眼中的「納米爸爸」

多年前,亞特蘭大當地的報紙刊登了王中林的工作,女兒的老師拿著報紙誇她有個好爸爸。從此,女兒自豪地改叫王中林「納米爸爸」。

一年父親節,王中林收到了女兒送的卡片,上面寫著「納米宇宙中最偉大的納米爸爸」。這讓王中林激動不已——孩子不但沒有責怪自己太忙,反而特別理解他。對於女兒這種戲謔式的稱呼,在他看來,這甚至算得上是對他從事納米研究的一種褒獎。

在打開納米發電機的大門以後,王中林變得更加忙碌,由於經常要在中國和美國的實驗室中奔波,尋找他最方便的只能是郵件。王中林在接受《物理》雜誌的專訪時,曾說:我覺得一個好的研究者不聰明不行,蠻幹是幹不出來的,但是聰明不勤奮更加不行-一個成功的人,有他的靈感,有他的聰明,更重要的是他付出的血汗-勤奮,執著,鍥而不捨是排在第一位的。文章是一篇一篇寫出來的,字是一個一個打進去的,多少個不眠之夜,多少個周末和晚上的付出,別人看不見,別人看到的只是你的成功,背後付出的辛苦只有自己最清楚。

更為重要的是,王中林還必須向科學界做出證明。這些年來,儘管王中林的各種納米發電機在不斷問世,但是業界包括美國科學界的一些業界人士也沒有停止對他的懷疑甚至是質疑。他的這個東西將來究竟能不能被廣泛應用,離人們的現實生活究竟有多遠?時常會遭到一些非議。

為此,王中林必須要將納米發電機產業化做成功,他沒有退路。但是王中林一直堅信自己是對的。

整理自中國科學院北京納米能源與系統研究所官網、《光明日報》、《新聞晨報》、《新京報》、《科技生活周刊》、《物理》雜誌等。

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