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黄富强团队如何攻下多座“跨界科研高峰”

黄富强团队如何攻下多座“跨界科研高峰”

  铁基超导,凝聚态物理夺目的“新星”;三维石墨烯,改变世界的化学合成“黑黄金”;超级材料,轻如气球硬如金属的“新材料之王”……

  在这一座座闪耀的科研高峰面前,一个科研团队若能冲击任何一座“高峰”都需要足够勇气、百倍付出。然而,有一个团队却能在这些“跨界科研高峰”间翻越自如,其“掌舵者”就是中科院上海硅酸盐研究所首席研究员、科技部重点领域创新团队负责人、国家杰出青年基金获得者、国家重点研发计划首席科学家、国家“万人计划”科技创新领军人才黄富强。

  4年合成300多个新化合物

  去年,黄富强领衔的“面向太阳能利用的高性能光电材料和器件的结构设计与性能调控”项目获得我国基础研究领域最高奖项“国家自然科学奖”二等奖,在太阳能发电技术关键材料与器件研发上取得了一系列跨界原创突破性成果。

  “跨界的前提是,要在一个领域打牢扎实的基本功。”1996-2003年,黄富强先后在美国的密歇根大学、西北大学等校从事科研,专攻固体化学。这段经历夯实了他日后开展跨界研究的根基。

  在美国西北大学期间,黄富强4年合成出300多个新化合物,解析了其中约260个新化合物的晶体结构。彼时,美国西北大学优秀的科研人员4年左右才能合成十几个新化合物。黄富强的“高产”让美国同行既惊讶又佩服,世界知名固体化学家詹姆士·艾伯斯说:“黄富强在研究组近百名博士后、博士中出类拔萃,他源源不断的创造力和饱满的工作热情让几乎所有师生印象深刻、刮目相看。”

  为了增强对产业的了解,黄富强还在西门子美国公司研发部担任过主管科学家,用不到1年半时间获得12项专利,撑起了整个荧光材料研究部的“半边天”,该研究部时任技术总监查尔斯·切诺特博士说,“黄富强能申吉尼斯世界纪录”。

  科学无国界,科学家却有国界。为了将自己的科研成果写在祖国的大地上,2004年,黄富强放弃了美国杰出人士绿卡和优渥的科研生活条件,毅然回国。

  敢于跳出框框才有灵感顿悟

  固体化学,是黄富强的“看家本领”,但在科研产出上,他却“八面开花”:在以铁基超导、三维石墨烯、超级材料为代表的多学科领域高影响力SCI(科学引文索引)论文超300篇,近5年被引用超过1.2万余次,最高单篇引用近700次。

  中科院上海硅酸盐研究所所长宋力昕总结:“韩式1.5分彩平台黄富强是一个有独特创新方法论的科学家,总能产生别人少有的灵感和顿悟。”

  2015年,博士生董武杰在做锂电池负极材料实验时发现,用课题组独特方法制备出的黑色二氧化锡在与石墨烯叠加后,复合材料的容量远超理论上的最高值。“这显然是反常的。排除了误操作和误差的可能,我们确定实验可重复。正准备发表论文,黄老师立即阻止我,他认为还要跳出前人推论,以固体化学为基础,深入探究反常现象原因。”

  在黄富强指导下,董武杰首次提出并验证了“导电性影响电极反应机理电极转化可逆性”的猜想,并发表在国际顶级材料期刊《先进材料》上。董武杰说:“从小习惯了按部就班、有板有眼地学习,黄老师要求我们跳出框框、自由探索,给我的思维习惯带来了巨大转变。”

  在黄富强看来,获得科研灵感和顿悟也有“秘诀”。一是要比别人多问几个为什么,谦虚好学。二是要摆正自己的位置。“很多人做科研常把自己摆在敬畏和崇拜科学的位置,我喜欢把自己摆在与科学平等、甚至超越的位置。科学家要有‘英雄气概’,没有胆识,困难面前就会退却。”

  做有用的化学和材料

  黄富强团队不仅“高产”顶尖论文,更为难得的是,转化应用也纷纷落地。

  2014年,团队开发出低成本薄膜太阳能电池制备新工艺,搭建了国内首条稳定运行的中试线,与企业联合建立的光伏并网示范电站运行超过3年。2017年,团队成功研制出可4000次循环充放电、6分钟快充容量达90%的高功率、长寿命石墨烯动力电池。2018年,团队将超级材料的技术,应用于治理城市黑臭河道和污水,现已启动与安徽省肥东县的示范应用。

  让中科院上海硅酸盐研究所副研究员林天全印象最深的是,“黄富强一直倡导基础科研也有产业使命,我们要做有用的化学和材料”。

  黄富强认为,在基础科研领域,各学科间表面看是“跨界”,本质上却相通,基础科研与产业应用也相通。“科韩国1.5分彩官网学技术是个‘宝贝’,会发出不同波谱。只要保持开放心态,敢想、敢闯、敢试,自然会接收到波谱传来的能量,加速成果转化应用。”