五月的一个早晨,下着雨,有些凉意,润湿的空气中透出一种万物茁壮成长的生气。“低维材料及其应用技术”教育部重点实验室里,学生们都在紧张而有序地忙碌着……
一位着一件白色短袖T恤衬衫的青年人,一溜小跑着上了楼梯,热情地和我们打起了招呼。他就是我们约定要采访的王金斌教授?他的年轻、随和与干练,让我们感到有点惊讶。然而,在教授工作室,与王金斌的交谈,又让我们不由自主地与他一起寻幽探险,领略创新的艰辛与喜悦、科研之路的奇观和异彩……
打破常规览“胜景”
常言道,世上无难事,只要肯攀登。然而,科研之路并无坦途。对于刚刚从事科研工作的年轻教师和学者而言,要想在科研事业上有所建树,必须有一种超越自我的勇气和敢想敢闯的干劲。1996年王金斌从我校物理系本科毕业后留校任教,1998年至2000年在我校攻读硕士学位,这期间,他一直琢磨着,如何在自己从事的新材料研究中有所突破。也许正是这种学术研究的“野心”,使王金斌成为一个始终关注学术研究前沿的有心人,处处留意着薄膜材料制备有待进一步改进的技术难题。
科研创新的关键在于既遵循规律又不墨守成规,敢于打破思维定势。在长期的钻研与不断的实验中,细心的王金斌发现,当时大家常用的制膜方法——脉冲激光沉积法,主要是在真空状态下通过改变生长室的真空度来改善薄膜性能,但这一制备方法在真空状态下完成,粒子的运动速度及粒子间的相互作用无法人为地控制,因此无法实现对薄膜性能的人为调控。
能不能直接有效地控制粒子的运动速度和粒子间的相互作用,从而使其产生化学反应生成新的材料?这个大胆的想法一经闪现,让年轻的王金斌既感到兴奋,又不免有些担心。毕竟,这是一个当时还没有人涉足的全新研究领域,要打破常规方法,也就意味着要冒走科研弯路甚至失败的风险。但凭着敏锐的学术触角,他强烈地感觉到,这是一个值得深入探索的方向。经过查阅大量资料深入分析和多方对比求证,他提出了自己的实验设计思路:利用液体来控制蒸发粒子的运动和物理化学反应,即利用液体将激光蒸发的粒子束缚在液-固界面附近,使粒子之间发生新的物理化学反应,从而达到制备新材料的目的。
认准了这一方向,王金斌便全身心地投入到研究试验之中。这一干,就是五年。上千个日日夜夜,四季更迭,寒暑易节,但没有变化的,是实验室直到深夜还亮着的灯光和王金斌埋头做实验的身影。
功夫不负有心人。正是凭着一股咬定青山不放松的韧劲,王金斌的执着终于敲开了成功的大门。经过几百次的实验,他从改进脉冲激光沉积法中独辟蹊径,发明了一种新颖的合成金刚石及相关材料纳米晶的方法,即脉冲激光诱导液-固界面反应法,利用这一方法,在常温常压下就能合成金刚石等功能材料。这种经济、环保、实用的新材料制备方法的提出,开拓了材料制备和表面处理的一个新的研究领域,其中立方相C3N4纳米晶的合成被同行认为是国际上首次。在徐滨士院士编写的“十五”重点图书《纳米表面工程》中,对该方法进行了专门论述,而有关金刚石在液-固界面的热力学成核成果,也被收录于芬兰Arvi Kruusing 教授编写的《液体辅助激光处理手册》一书中。
回顾当初那段历程,王金斌很淡定:“困难、失败是很自然的事,用功也是很自然的事。但认准一件事,就不要轻易放弃,要坚持下去,直到有所收获。”思维开阔,敢闯敢试,细心严谨,坚持不懈,则是王金斌在谈到他从事科研工作的体会时提得最多的字眼。
瞄准科技前沿,王金斌不畏科研之路的险远,在探求未知领域的过程中,享受着只有他自己才能真正体味的艰辛与快乐,默默地耕耘,取得了一系列创新性成果。近5年来,他主持完成国家自科基金项目2项,合作主持国家自科基金重点项目1项,作为主要骨干参与国家自科基金项目、教育部重大项目培育基金等多个项目的研究。在 Appl. Phys. Lett., Acta Mater.等国内外著名刊物发表论文 60 余篇,被 SCI 收录 47 篇(其中影响因子4.0 以上的10篇,影响因子在 2.0~4.0 之间的13 篇),EI 收录 46 篇。有39篇被发表在SCI 收录刊物上的文章引用427次,其中他引336次,单篇文章他引最高次数为39 次。有两项成果获得国家发明专利。2004年、2007年、2008年先后被破格晋升为副教授、教授和博士生导师,2009年又入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”。
置身团队当“尖兵”
“世之奇伟、瑰怪、非常之观,常在于险远”。科学研究如同探险,愈进愈难景愈奇。王金斌体会到,要览取科研领域的奇伟之观,一方面自己要有“悟性”,善于独辟蹊径,另一方面要置身于团队中,善于汲取大家的智慧。
王金斌所在的低维材料及其应用技术教育部重点实验室有一个惯例:每周举行一次课题组会议。星期五晚上,314会议室里,老师和学生围坐一团,汇报科研工作情况,围绕科研中的热点、难点和前沿问题,大家相互交流、讨论甚至争论。在这个拥有一批国家杰出青年基金获得者、湖南省“芙蓉学者计划”特聘教授和国家级教学名师等高水平师资的教学科研团队中,讨论的氛围既热烈又宽松。
“这是一种真正平等和谐的学术探讨,只要于学术研究有益,提出的思路与方案科学合理,学生都可以当面否定老师的意见。”王金斌谈到团队中和谐宽松的学术研讨,自豪与幸福溢于言表。他深有感触地坦陈,这种思想的碰撞,常常使他有豁然开朗、柳暗花明之感,对他所从事的研究工作更是具有那种无法言说的影响。
2007年一项国家自科基金项目的申报,使王金斌对于这种“辩论式”的团队学术讨论,给予自己“灵感”的触发,记忆颇为深刻。在一次课题组讨论会上,王金斌把为了课题申报思考酝酿了一个多月的“新点子”抛了出来,提出在铁电材料和稀磁半导体材料的复合上作文章,制备多铁材料。不料,这一想法的可行性,遭到课题组内老师、同学的质疑和否定,认为铁电体和稀磁半导体之间很难产生强的磁电耦合效应。自己原来感觉比较“得意”的研究思路被推翻,让王金斌从整体上全面审视自己的研究设计。很快,他调整思路,从另一个视角找到了研究的突破口,尝试用一种新的思路来解决耦合效应,又提出利用电场来控制稀磁半导体中的磁性质。这一思路经过课题组的详细论证,形成“电场非挥发性调制高温稀磁半导体/铁电体异质结构中的磁化行为研究”项目申报国家自科基金,并成功获得资助。
良好的学术氛围和团队协作,激励着王金斌不服输的“斗志”,让他始终以“尖兵”的姿态投入到科研当中,去探究和领略薄膜材料世界的神秘魅力。
2003年,王金斌刚刚开始着手铁电薄膜材料研究时,大家正遭遇一个研究“瓶颈”:刚制出来的材料性能很好,但过一段时间再进行测试,发现性能下降,特别是制作成器件后,在电磁等作用下,材料的性能也很容易失效。课题组成员采取单离子、双离子改性等多种办法,都没能找到一个满意的解决途径。于是,围绕铁电薄膜材料研究有不有一个很好的前景和要不要继续做下去,在讨论会上,大家各持已见,争论一度十分激烈。但王金斌和实验室主任都认为,在铁电材料和器件研究方面遇到的困难类似于上世纪30、40年代在半导体和器件研究方向所遇到的困难。因此,只要坚持探索,同半导体晶体管研究一样,铁电材料的研究同样可以取得成功。
然而,问题的症结和解决的途径到底在哪里?经过仔细分析和充分讨论,课题组发现,原来只是单纯从材料学来考虑其性能失效和寻求解决之道,但实际上,铁电薄膜材料及其存储器的研制,不只是材料学的问题,而应该是材料学科、力学学科和微电子器件学科三个方面知识和技术的综合,可以充分发挥实验室的优势,相互合作互补,解决难题。
思路一旦打通,王金斌豁然开朗。他与课题组的成员一道,开始了他科研道路上的“探险之旅”,围绕无疲劳BIT基铁电薄膜材料的制备和改性开展了系列的研究工作,解决了BIT基铁电薄膜在铁电存储器应用中的关键技术难题。我国材料界泰斗师昌绪院士认为,这一研究成果为解决铁电存储器因破坏性读出而带来的疲劳问题提供了新思路。闵乃本院士认为,该成果在材料科学领域具有重要的现实意义,具有较强的创新性和较好的应用前景。
甘为学生作“拐杖”
独乐不如众乐。王金斌深知,作为一名教师,个人的成功算不了什么,最重要的、最开心的是学生的成才与成功。他从自己的经历感悟出,“导师是一根拐杖,他在关键时刻可以支持你,但路还是要自己走。”王金斌如此诠释、实践他的育人理念。
王金斌读硕士师从杨国伟教授,杨老师以他独特的方式来培养研究生。给学生确定一个研究方向,给学生充分发挥的自主空间,鼓励学生勇于尝试,导师予以全力支持、悉心指导。但无论失败与否,学生必须独立完成自己的研究。
导师不遗余力地倾囊相授,培养学生独立判断、思考和解决问题的能力,使学生找到适合他自己的发展道路。王金斌说,杨老师的“放手与牵引”,是他人生中的一大幸运。这种学习方式,令他受益匪浅。在他担任硕士生导师、博士生导师时,王金斌从这种学习培养方式中更进一步地感悟到,导师应当尽心尽力地扮演好“拐杖”的角色。
“我给你方向的指引,如果你失败了,我支撑你再次爬起来;你犹豫了,我就给你前进的信念;你迷惑了,我给你交流的平台;但是,我永远只是一根拐杖,你只能自己去探索自己的路。”王金斌表示,自己甘愿当这样一根引导学生成长成才的“拐杖”。
在王金斌的思维中,这根“拐杖”扮演着多重不同的角色。课堂上、教室中,是老师;寝室中、球场上,是朋友;生活中、危难时,又像父母。每个角色,都要为学生的未来、为学生的成长注入力量和活力。
王金斌认为,研究生不只是应用知识,还要善于创造知识。作为导师,他十分注重对研究生自主思考能力的培养,强调学生自主从事研究,从失败挫折中成长。他指导的硕士研究生黄贵军在2006年、2007年分别获得湖南省优秀研究生奖、湘潭大学研究生校长奖优秀奖,工作半年后,黄贵军就获得前往加拿大公派出国进修的机会,成为公司的技术骨干。黄贵军说,自己的成长,正是得益于读研期间王老师给了他自主的学习空间,培养了他独立思考的的思维方式和独立解决问题的能力。
为了全面掌握、了解材料物理和材料科学与工程专业学生的学习状况、培养过程以及就业前景,以便于更进一步完善有关的培养计划;为了把自己总结出来的学习、科研经验介绍给学生,帮助学生尽快适应大学生活,更好地成才成长。2007年,担任材料科学与工程系系主任的王金斌主动请缨,要求担任2007级材料科学与工程班的班主任。
作为班主任,王金斌以开“茶话会”的方式,在一种愉悦的氛围中,和学生谈理想、谈人生,解答学生对于专业的疑惑,对未来的迷茫。在空余时间,他一个一个找学生谈心,了解他们对未来和生活的看法。学生徐海平在大二上学期,检查出来患了结石,医生说要做碎石手术。因为缺钱,徐海平便给班主任打电话。王金斌二话没说,就叫他去拿钱,还在QQ群里祝他早日康复。徐海平讲起这事,一脸感激。
学校组织第一批国家创新实验项目时,王金斌在QQ群里询问同学们有没有参加的意向。江陆表示想参加但又怕做不好。王金斌回复他,“你不要想着失败了怎么办,你要想着怎么样去成功。”在王金斌的鼓励和指导下,最终,江陆申报的项目获得了成功。
无限风光在险峰。王金斌在材料科学的前沿领域,勇于另辟蹊径,敢于打破常规,凭着不达目的不言弃的执着与坚韧,收获着属于自己的艰辛和快乐,饱览着攀登险峰的奇异风光。带着他的坚毅和梦想,王金斌继续不知疲倦地向着更高更远的地方行进……
(《湘潭大学报》记者 刘建湘 赵猛 撰稿 学生记者肖佩、伍珊琳、段香参与采访)