在松山湖材料实验室当博士后,是一种怎样的科研经历?

松山湖政法
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对于许多的科技工作者而言,博士后不仅仅是一个称谓、一种经历,更是独立承担科研课题的开始。六年来,150多位博士后陆续来到松山湖材料实验室,成为实验室建设的一股坚实力量,先后有88位博士后如期出站,博士后们在此流动不息,也在此拔节生长。

两年,是博士后在站工作的常规时间,短暂而又紧凑的两年,博士后能做什么,又做了什么?诚如“选择一种职业,就是选择一种生活方式”,他们选择了怎样的生活方式?对此,实验室两位获得2024年度中国博士后科学基金“博新计划”的博士后、两位即将出站的博士后讲述了他们的故事,给出了他们的答案。

刘慧如

不一定要把科研和生活

分那么清

材料制备与表征平台 刘慧如

眼前这台伸出地面3米、被锡纸包裹着、需要科研人员走上高台进行操作的仪器,叫做极低温强磁场扫描隧道显微镜(STM)。这是刘慧如博士期间和师弟在导师指导下花了一年多时间从拆箱到搭建,一个螺丝一个螺丝“拧”出来的,她在进入博士后的大半年仍在不断调试,包括时不时顺着梯子下到仪器底座,也就是地下两米深处对其进行日常维护和检修。

极低温和强磁场对一台扫描隧道显微镜来说是两个非常极端的技术条件,极低温意味着有着更高的能量分辨率,能观测到量子极限温度下的物理现象,而不会被经典的热效应所干扰掩盖,而强磁场是一个强有力的调控手段,可以探测甚至改变样品三维层面的磁信号,这对科研而言无异于一个新维度的拓展、新视界的开启。

“从导师那得知松山湖材料实验室将引进这么一台高精尖的设备,并且需要从头开始搭建,对我来说是一个非常难得的机会,而且以后也不一定有这么好的运气刚好赶上。”刘慧如当时还在中国科学院物理研究所读博五,虽面临毕业压力,但还是果断决定以联合培养研究生的身份,加入到了这台STM搭建项目中。白天搭仪器,晚上写论文,而这并不是她与松山湖材料实验室渊源的开端。

读博刚拜入导师吴克辉门下时,导师就传授了这样一个理念,现在很多做科研只会用仪器,不了解仪器怎么运行的,遇到问题就不知道怎么解决,做基础研究需要有这个技术能力。于是,她就从最基础的零部件开始,拆了又组,组了又拆,有一次导师亲自给大家示范怎么绕弹簧,方向、密度都很讲究,现在想来还历历在目。然后就是画图纸设计研究设备,“博士5年,3年都在做设备,真的会哭”,看到别人已经开始测试了,自己还在搭设备,也会焦虑得偷偷抹眼泪。第三年,她拿着终于定稿的图纸第一次来到松山湖材料实验室,和技术人员沟通仪器关键部位扫描头的工艺制作。虽有波折,但她还记得当时的欣喜,“扫描头就是我坐飞机背着书包带回北京的!”

工欲善其事必先利其器,的确,刘慧如在搭建好自己设计的设备之后,科研的开展顺手多了,出问题的概率也低很多,这让她对亲手搭建仪器开展研究有了更多的信心,博士后申请进站实验室也是自然而然的事情了。

STM工作原理示意图和典型的硅7x7表面原子重构形貌图

扫描隧道显微镜是基于量子隧穿效应,通过原子级尖锐的探针无限靠近材料表面,实现亚埃量级单个原子和电子态的分辨,正是基于该技术,研究人员真正解决了“硅(111)表面原子重构到底长什么样”的多年的疑惑。

进站后,她将要借助这台自己参与搭建的STM开展深入研究,主要围绕二维磁性半导体材料关联体系展开,作为一个十分前沿的研究方向,在量子多态存储方面具有巨大的研究价值,通俗来说就是让信息实现“从黑白电视到彩色电视” 的精细化存储,可应用于信息存储与计算领域。为此她也希望可以更多地与实验室其他团队开展器件开发与优化方面的积极讨论与合作,这是新材料新物性走向应用必经的一环。6月,她在师姐的经验传授、导师的指导批改之下顺利申请到了年度“博新计划”,这对她而言,是独立做课题的开始,自己去主导,把一个个问题在过程中解决。

如今的她对时间的支配度大了很多,累了就去羽毛球馆挥汗如雨,或者去宿舍楼下的游泳池泡个水,调整好状态继续转战实验室,当然很有可能已是深夜,在她看来,“并不一定要把科研和生活分得那么清”,她喜欢这样的节奏。

宫风辉

喜欢看原子一个个

有序排列

大湾区电镜中心 宫风辉

“同样的样品,用同样的透射电子显微镜观察,你看这两张拍摄的图像有什么不同?就是直观感受。”宫风辉指着显示屏上的两张图片问道,“一张成像更为清晰,对比更加强烈,”他解释说,同样一台仪器不同的人很有可能测出不同的结果,专业和不专业之间的差距十分大,甚至失之毫厘差之千里,“就像让不专业的人拿着单反拍不出好照片一样”,这正是为何需要电镜人才的一大原因。

具有亚埃尺度分辨能力的像差校正透射电子显微镜是科研人员认识微观物质结构与自然规律的强有力工具,也是宫风辉的研究方向之一,读博期间师从马秀良研究员和唐云龙研究员,从此打开了探索微观世界的大门。“看到原子一个个有序排列在那里,会感觉身体有电流穿过”,他坦言这就是电镜吸引自己的魅力所在,探索、创造这个世界的秩序与美也让他在科研路上愈行愈远,还有在艺术的潜力开发上——他的作品曾获得中国电子显微摄影大赛优秀图片奖。

在武装好自己的显微学本领之时,他的研究还指向钙钛矿功能氧化物薄膜和拓扑结构,并以第一作者身份在Science Advances、Nature Communications子刊发表了研究结果,包括在铁电超晶格中发现电偶极子波阵列,澄清了铁电斯格明子的临界尺寸问题,对设计和研发基于铁电材料的高密度信息存储器件具有重要意义。

铁电斯格明子示意图

实验观测到的周期性电偶极子波阵列

最近宫风辉一直忙于高熵低维铁电这一新材料的研究,从制样到表征需要十多道精细工序,切割、研磨、抛光、离子减薄,用X射线衍射仪(XRD)分析,然后是原子力显微镜、透射电镜、压电力显微镜等,一次次失败,一次次重来,半年间制备了40多个样品,好在实验室满足了实验所需的所有条件和设备,有时一个小时内就能知道样品长得好不好,大大提高了研究效率。

今年他成功申请到了“博新计划”,其实是建立在去年的失败之上,去年写的两个本子都没中,于是今年专门用一个月的时间去打磨,也从学术交流网站汲取了不少经验总结,特别是在可行性分析上,需要分条列点,层次分明,而且必须有前期成果的积累——把研究做在前面,而不能只写自己的想法。

家与实验室两点一线就是他的日常活动轨迹,他更喜欢晚上工作,有时候实验忘了时间,回家时孩子早已睡着,周六也基本泡在实验室里。他感慨,孩子在不知不觉中长大,对孩子陪伴确实太少了,妻子在顾家方面做出了很大的贡献。问到有什么希望时,他答道,希望孩子能在附近的幼儿园上学,这样就方便接送了。

赵翀

能做出90分的

不做80分

轻元素先进材料与器件团队 赵翀

前不久,赵翀完成了入职答辩,她即将从松山湖材料实验室出站,以副研究员的身份再次加入到实验室,这是她来实验室的第五年。在这里,她完成了从联合培养研究生到博士后再到专职研究人员的身份蜕变。

博士后期间,她主要开展的是二维材料及金属单晶材料生长,与她博士期间研究的零维量子点材料虽不相同,但却有很多相通之处,相比于博士期间专注科研探索来说,博后期间的工作在科研的同时,也注重高质量和规模化的材料生产能力, 通过“产学研”实现研发材料从实验室规模到工业化规模的“丝滑”过渡。

在这过程中,要解决的问题很多,其中不乏与工程师在实际制备生产过程中沟通工艺调整的方法,及时提出应对策略。思维与角色转换带来的压力在所难免,但赵翀可借助的“最强大脑”含金量十足,她所在的轻元素材料团队是“66天连续发表4篇Nature/Science 正刊”的刘开辉教授、王恩哥院士团队。团队定期组会汇报项目进展,不管是行政、博后还是工程师,都各司其职,劲往一处使,“团队氛围特别好,周围都是比您优秀的人,那么这个环境就对了!”而她所能做的,就是做好工作,不给人添麻烦,能做出90分的绝不做80分,这,就是她的态度。

石墨烯铜复合材料的多种应用场景,为光电器件、防腐材料及高导电、导热材料领域带来新的机遇和突破

当然,面对问题难题时,她也会和课题负责人、团队负责人直接沟通。一边是点拨,他们“会站在你的角度,解答你的问题”;一边是激励,开辉教授的一句话至今记忆犹新,“这个问题,别人可能不会完成,但是我知道你一定可以。”这无疑给了她莫大的鼓舞和肯定。

作为一个北方人,刚来南方那两年有些不太适应,但慢慢调整了过来,慢性鼻炎也渐好了,加之师门也在实验室,让她有了更强的归属感。临近博士后出站,她没有想过找其他工作,或是入职高薪企业,记得开辉教授说过这样一句话,做科研,如果不能在一个领域深耕下去,做的往往只会是肤浅的。她想一直做下去,而今,她正在这么做着。

吕秉坤

在热爱的道路上

行进

实用超导薄膜研究团队 吕秉坤

回想起才结束不久的2024中国材料大会低温材料分会,吕秉坤还是会为之一振,神采奕奕的赵忠贤院士在会上讲到,低温材料技术与设备都需要国产化,实现自主创新,希望大家多突破一些“卡脖子”难题,话语掷地有声、久久回响。

同样是学术会议,让吕秉坤第一次认识到松山湖材料实验室,彼时的他还是中国科学院理化技术研究所的一名在读博士。2021年3月,他参加了在实验室举办的赵院士领衔的超导及低温技术发展研讨会,让他亲身感受到了早春的风和日丽、繁花盛开,连同这片蓬勃兴起的科研热土。一年后,他顺利入站成为实验室实用超导薄膜研究团队的一名博士后,从事低温材料及超导相关的课题研究。

短暂的两年博士后阶段对吕秉坤来说是无比充实的,不论是科研还是生活。他和团队成员实现了高温超导微波系统的高集成度和小型化的技术突破,研制出高品质高温超导滤波器系统样机,轻量化上滤波器体积、重量均减小了50%,制冷系统降温时间由原来的1小时缩短至40分钟,功耗从300W降至100W,并成功实现滤波器滤波效果。他还参与了无骨架超导磁体的研发,其优点是线圈结构更加紧凑,磁场不受骨架影响,磁体内侧无摩擦和热扰动,从而有效避免失超,增加了磁体的稳定性,目前磁体样机最高磁场强度已超过7T。

大载荷低温力学测试

低温材料的力学性能检测可以说是他有些始料未及的收获。他和科研人员共同在实验室搭建起了低温力学性能检测平台,如100吨低温力学拉伸机、50吨低温疲劳机,可实现大载荷大吨位非标材料在低温情况下力学性能的检测,包括静态的拉压弯剪和动态的疲劳测试,成为全国极少数具备大吨位条件的低温力学性能测试平台,去年开始陆续为一些科研院所和企业提供测试服务。他以第一发明人申请的两个低温测试相关专利,近日通过初审进入实质审查阶段。

科研之余,他喜欢参加文体活动,去体验,去感受,去学习,实验室工会组织的油画培训、年度团建,松山湖科学家活动基地举办的粤语培训、音乐会、茶艺课,少年宫开设的书法班,市博士创业促进会的活动等,只要有时间,他便会积极参加,地方优才卡也让他享受到了在体育场馆、景点等方面的优质服务和福利待遇,真真切切感受到了东莞对人才的重视。

博士后即将期满,吕秉坤最近完成了入职答辩,将作为高级工程师留在实验室继续超导领域的应用基础与产业技术研究,并将逐步走向产业转化。手持任务书,这对他来说,意味着又一次新征程的开始。

然而,这真的就是一项任务吗?他问自己。入站这两年,他时常能见到赵院士现身在实验室的第一线、学术会议的第一排,鹤发矍铄,言语铿锵,老一辈科学家科研报国的赤子之心让他深深感怀,他们对待科研不是当成一项任务,而是发自内心的热爱。高山景行,希望自己能行进在热爱的道路上,不仅是生活,还有工作。


来源:创新松山湖

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