在中國科學院大連化學物理研究所(以下簡稱“大連化物所”)的實驗室里,副研究員程鵬飛正專注地觀察著面前的薄膜。這源自于他所在團隊首創的一種新型材料——“聚合物金屬鹵化物”。它可以通過注塑的方式將其加工成各種形狀,還可用于防偽熒光油墨等領域,隨即吸引了許多目光。
此后,程鵬飛和團隊又持續在金屬鹵化物領域開展研究,使其不僅能明亮發光,甚至在停止激發后,還能持續數分鐘之久。
在這趟“追光”之路中,真正讓程鵬飛感到“值得”的,是團隊首次觀察到奇妙余輝的瞬間。“于我而言,那種由好奇心驅動、并最終獲得科學回饋的體驗,會帶來很大的成就感。它不僅可能為后續的研究打開新的方向,更代表我們對未知的認知又邁進了一小步。”
程鵬飛在實驗室。受訪者供圖
“醋去水垢”打開科學大門
程鵬飛的科學啟蒙,來得平實而深刻。
“我從小學時候就在課本里認識了錢學森先生,”程鵬飛回憶道,“他為了報效新中國,毅然放棄優厚待遇,歷經千辛萬苦回國,推動了我國航天事業迅速發展。”這位科學巨匠展現出的報國情懷與學術貢獻,讓程鵬飛很早就意識到科研工作的重要意義,也在他心中隱隱埋下了用科學報效國家的種子。
而科學的奇妙,也同樣蘊藏在日常生活里。“小時候,我們家里常用醋去除水壺里的水垢,我看著氣泡滋滋冒出,水垢就被溶解掉了,當時只覺得很神奇,但是不知道原理是什么。”直到后來學習化學,程鵬飛才明白其中是醋酸與碳酸鈣發生了反應:“原來生活中司空見慣的現象背后,也藏著如此嚴謹有趣的科學原理。”這份從生活細節中萌生的好奇心,驅動著程鵬飛一步步走向科學的更深邃處。
2011年,程鵬飛進入中國石油大學(華東)讀書,并且選擇了材料專業作為攻讀的方向:“無論是衣食住行,還是高新技術的發展,都離不開材料的支撐。正是這種無處不在的實際價值吸引了我。”
大三那年,程鵬飛參加了大連化物究所的招生宣講。系統化的科研平臺、頂尖的學術資源、多學科交叉融合的濃厚氛圍……這些都深深吸引了他。隨后,他通過推免順利進入大連化物所,在韓克利研究員的指導下開啟科研生涯。
“在韓老師悉心指導下,我的科研素養和能力得到了鍛煉與提升。”程鵬飛坦言,這段博士階段的嚴格訓練,塑造了他嚴謹求實的科研作風,為他后續開展研究奠定了堅實的基礎。
思維碰撞“誕生”新概念
博士畢業后,程鵬飛將研究方向聚焦于金屬鹵化物發光材料。
金屬鹵化物是一類光電性質優異的半導體材料,在太陽能電池、顯示和照明等領域展現出廣闊的應用前景。然而,目前報道的幾乎所有金屬鹵化物,包括全無機類和有機-無機雜化類金屬鹵化物都是結晶材料,加工性和可塑性較差,限制了它們的使用場景。
“因為我們課題組有很多方向,當時李順順同學在從事高分子研究,有一次日常交流中,我們突然想到,能不能將金屬鹵化物的優異光電性能,與高分子材料良好的柔韌性和可加工性結合起來?這樣也許能發揮兩者優勢,甚至產生一定的協同增強效應。”程鵬飛說。
在和團隊討論后,他們決定摒棄以往簡單將兩種材料物理混合的常規思路,選擇了一條更富挑戰性的路徑——從分子設計層面出發,“自下而上”地直接將聚合物作為核心結構單元,與金屬鹵化物進行化學鍵合。一個新穎的“聚合物金屬鹵化物”概念,就此誕生。
該類聚合物金屬鹵化物還成功實現了材料制備。與晶態金屬鹵化物相比,該類材料展現出優異的加工性能和結構容忍性,其聚合物與發光多面體的比例不受化學計量比限制,具有廣闊的可調范圍。
有了進展后,程鵬飛感覺干勁更足了:“我們覺得金屬鹵化物這個研究方向是有發展前景的,應該進行更深層次的研究。”于是,團隊將目光放在了金屬鹵化物的發光調控方面:“該調控對于其在背光顯示、室內照明和溫度傳感等領域的應用具有很重要的意義。”
然而,當他們在材料中引入一價銅時,卻觀察到了通常只有二價銅才具備的近紅外發光。“現象與認知發生了直接沖突。”程鵬飛說。
為了破解這個謎題,團隊只得一遍遍驗證、一次次推演,設計了系統的對照實驗,最終提出并驗證了“一價銅在光照條件下可逆轉變為二價銅”這一全新機制,完美解釋了異常現象。
破解難題已屬不易,但科學總會饋贈那些保持好奇的人以“意外之喜”。在研究過程中,他們偶然發現,這種新材料在停止光照后,竟能持續發出數分鐘的明亮余輝。“這遠遠超出了我們最初的預期,”程鵬飛談及此處,仍帶著一絲興奮。
通過藍色長余輝與明亮寬帶熒光的組合,使金屬鹵化物材料在固態照明、夜視和智能防偽等領域展示了重要的應用潛力,也為設計多功能金屬鹵化物材料提供了新的思路。
“實事求是”是最重要的品質
作為從事科研工作的年輕一代“90后”,程鵬飛也有了新的“角色”,指導博士生的日常學業。身份的轉變,讓他對科研育人有了更深的理解。
程鵬飛。受訪者供圖
“作為一名仍在成長中的科研工作者,我覺得自己還有很多需要學習和提升的地方。”他謙遜地說。在他心中,導師最重要的職責,并非僅僅是傳授知識,而是傳遞一種精神。“我最希望向學生傳遞的科研理念,就是‘實事求是’的科學精神——尊重實驗事實、保持嚴謹邏輯,確保研究過程可重復、結果可驗證。這是科學研究能夠建立信任、積累價值的根本。”
在他看來,這是一名優秀科研工作者最重要的品質。“目前國家對科技創新日益重視,科研經費投入持續增長,學術合作與交流的平臺也更加豐富,這為年輕人參與高水平研究、開拓學術視野創造了良好條件。與此同時,學術競爭日趨激烈,如何在追求創新性與影響力的同時保持定力、堅守學術初心,是許多人需要面對的課題。此外,工作與生活之間的平衡、科研方向的長期規劃等,也需要青年科技工作者逐步摸索與適應。”
而對于聚合物金屬鹵化物的未來,他也抱有很大的期待。這類材料在成本、效率和加工性上的優勢,使其在光波導、太陽能聚光板等領域展現出應用潛力。“我們希望能夠在現有研究基礎上持續深耕,力爭材料研究領域取得一些原創性的成果,推動相關科學問題的深入理解和解決。同時也希望我們的研究工作不只停留在理論或論文層面,而是能夠與實際應用更緊密地結合,為行業或社會發展提供有價值的支撐。”
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