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格物致知 英才方兴

2022-05-30高兴

中国科技教育 2022年10期
关键词:英才石墨导师

2020年,我加入了英才计划,在1年多的学习和研究中,我不仅学到了知识和方法,还真切体会到了科研工作者在研究中经历的艰难,以及一次次失败后的失落与获得成功时的喜悦。

越了解,越渴望

2020年11月,通过学习成绩和各项能力的严格筛选,我一路过关斩将入选了英才计划候选人名单。在准备面试时,越是了解,就越体会到这次科研活动的不凡之处:各大名校都为该项活动投入了大量的师资,让还在高中学习的我们拥有了与资深学者一起学习、获得他们指导的宝贵机会。抱着一定要入围的决心,我认真准备,研读了大量物理学科方面的学术文章和最新的物理资讯,撰写读书笔记,并多次向学校物理教师请教。经过认真准备,我在面试中表现优异,最终赢得了导师的认可,成为了北京大学物理学院重离子物理研究所博士生导师赵子强研究员的学员。

初遇挫折,依然向前

入选英才计划后,我选择“核孔膜”作为研究方向,导师和学长为我制订了详尽的研究计划,让我能在不耽误学习的情况下充分利用时间,全身心投入到科研活动中。我倍加珍惜这个千载难逢的学习机会,下定决心一定要完成好这次的学习任务,为英才计划交上一份满意的答卷。

研究剛开始,我只会通过百度百科等网站了解核孔膜,是导师和学长教会我利用中国知网和镜像等方式查阅资料,大大提高了研究效率。在研究过程中,我会将平时查阅论文时遇到的问题记录下来,1 周向导师请教1 次,每次导师都会耐心地为我答疑解惑,为我敞开知识的大门。在思考如何将核孔膜与可佩戴汗液式传感器结合时,我遇到了很多问题,研究有些停滞不前,导师百忙之中抽出时间对我进行了详细的指导,一步步引导我、帮助我,让我看到了继续研究的曙光。但打击还是不期而至,由于知识水平和研究条件的限制,不能将这个项目继续进行下去,虽然感到十分挫败,但我并没有放弃。在导师的建议下,我决定重新开始,开启对石墨烯的研究之路。

锁定石墨烯

第二次的研究课题虽然起步有些晚,但由于研究方向与知识水平匹配,比第一次快了很多。有了之前查阅资料的经验,我很快便充分了解了石墨烯的相关知识,有了大量理论知识的积累后,便开始了在实验室中的研究。

我选择化学气相沉积法(CVD)进行石墨烯生长,化学气相沉积法在Cu 等金属上生长良好。然而,这种方法受到内在因素的影响,要投入应用必须经过冗长而混乱的转移过程。为了进一步将石墨烯与靶标结合,我试图绕开复杂的转移步骤,希望能在绝缘衬底上直接生长石墨烯。最终,我选择石墨烯玻璃进行实验。在玻璃的选择上,考虑到石英玻璃造价昂贵,不贴合实际生产,同时会出现石墨烯成色不好的问题,因此,尽管普通玻璃在高温环境下会熔化,我还是决定用它进行尝试,并最终确定了研究课题——在熔融玻璃表面石墨烯的制备和表征。

在7月底的英才计划中期汇报上,我详细介绍了石墨烯的特点、性质和在实验室中制备石墨烯的设备,以及目前取得的阶段性成果。记得当时通知我具体汇报时间时,我已经确定了暑假出行计划,出行时间正好与汇报时间冲突,但我没有放弃的打算,依然认真准备,用2 部手机在火车上完成了视频汇报,真是一次难忘的经历。

坚持就是胜利

在实验过程中,我遇到了2个问题:第1 个是在熔融状态下玻璃产生了表面张力,导致石墨烯生长在1个球体或半球体上,无法将它应用到实际生产中;第2 个问题是使用化学气相沉积法(CVD)生产石墨烯需要900~1000℃的高温,受制于普通玻璃的性能,生长完石墨烯的玻璃在退火过程中常常出现开裂的问题。为了解决这2 个棘手的问题,我不断地在各个网站搜集资料,一有时间就去实验室做实验。导师手把手地带着我进行操作,为我讲解实验仪器的工作原理,原本枯燥的研究在他的讲解下变得生动起来。经历半年多的研究后,最终圆满地解决了这2 个问题。后期,在对研究成果进行梳理后,对所做项目的理解程度得到了进一步的提升。

英才计划带给我多方面的成长

在英才计划临近尾声时,通过选拔,我申请参加了国际交流遴选的答辩。我准备了全英文的课题介绍论文和PPT,尽管高二学习任务非常繁重,我还是利用一切有限的时间,一遍遍地练习着全英文的答辩内容。答辩结束时,3位答辩组成员提了很多专业问题,我都对答如流,最终得到了大家的一致认可,被评价为“非常好”。那一刻,我激动得眼泪都要流出来了,1年的努力没有白费,终于得到了专家的肯定。

英才计划带给我的成长是多方面的,除了在研究领域学习到了大量的理论知识和实验操作本领外,我还掌握了开展科研的流程:提出问题—了解国内外研究状况—界定课题和研究目的—确定研究步骤与方法—开展预实验—开展正式实验—反思。在这些步骤中,除了提出问题,导师告诉我最重要的一步是设计实验,许多科研成果并不是在实验中得到的,而是在不断地反思、构想和设计实验中取得的。通过英才计划,还让我认识到了科研中的学习与高中课程学习最大的区别:研究人员需要从海量的文献中总结出一套自己的逻辑,而不是对书本的生搬硬套。

高兴

2021级英才计划物理学科学员

就读于北京市育英学校,师从北京大学赵子强教授。在英才计划学习期间,刻苦认真,利用学业课余时间完成了研究课题“在熔融玻璃表面石墨烯的制备和表征”,通过理论学习和实验,圆满完成了课题,实现了英才计划的培养目标。

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