未来科学家张哲野:“90后”学术黑马如何炼成

2014-2-26 10:10 来源: 中国青年报
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张哲野

  22岁的张哲野坐在华中科技大学的爱因斯坦广场上,一边晒着冬天温暖的太阳,打着呵欠,一边讲述自己的科研梦:“我要用石墨烯改变世界。”

  这个化学与化工学院的大四本科生,自称“不做实验的时候总是没什么精神,呵欠连天”。2014年2月21日,中国青年报记者采访他时,难以相信眼前这个头发像一团火焰似的竖立起来的年轻人,在过去差不多一年时间里,以第一作者的身份在国内外著名期刊上连发5篇学术论文。

  “学校对一个老师的要求,不过是3年发5篇SCI(科学引文索引)文章。”和张哲野同一个实验室的副教授告诉记者。在实验室20多名学生中,张哲野是唯一一个本科生,也是年纪最小的,但他发表的论文数量远高于其他硕士、博士甚至博士后。

  “我只是做了一件自己感兴趣的事,并在大学里坚持下来,仅仅是这个样子。”张哲野说话时脸上鲜有表情。

  可在苏州大学教授、清华大学中国科技政策研究中心兼职研究员董洁林看来,一个本科生取得如此成绩,实在是“意外的惊喜”。“但这并非前无古人,后无来者,只不过大部分有才气、有能力的年轻人被当下的教育给扼杀掉了。”董洁林说。

  在这个有20多个硕士、博士研究生的实验室中,最小的张哲野挑起了大梁

  去年8月份,张哲野第一篇关于石墨烯的学术论文,发表在美国化学会旗下的期刊《应用材料与界面》上。随后以第一作者身份完成的3篇文章所发表的外文期刊,一家比一家“高大上”。

  前不久,他的第5篇文章刚刚被美国《先进能源材料》杂志接收,该杂志2012年影响因子达10.043。而国内核心期刊、中科院主办的《化学通报》影响因子只有0.5左右。

  除此之外,他还带领团队参加第十三届“挑战杯”全国大学生课外学术科技竞赛,获得二等奖;在第九届湖北省“挑战杯”竞赛中获一等奖。在华中科技大学“启明之星——科学研究之星”的奖项空缺一年之后,2013年落到了这个“90后”本科生身上。

  “我刚来时,大家介绍他是‘未来科学家’,我第一反应是硕士或是博士,没想到是本科生,之后发现此言非虚。”同一个实验室的“80后”博士生奚江波说。在这个全名为“先端光电/能源材料与界面化学合作”的实验室里,年轻的张哲野挑起了实验室科研的大梁。

  早在实验室还没成立时,张哲野就与石墨烯结了缘。当时才大二的他和另外几十个本科生一起进到化学院下设的化学与化工创新基地,跟着一个师兄做石墨烯的研究。

  据张哲野介绍,石墨烯这种单原子层材料具有非常奇异的特性,它是目前发现的最薄最硬的材料。它的强度比世界上最好的钢铁还高100倍。美国机械工程师杰弗雷·基萨教授打比方说,如果将一张和食品保鲜膜一样薄的石墨烯薄片覆盖在一只杯子上,然后试图用一支铅笔戳穿它,那么需要一头大象站在铅笔上。

  它不仅可以开发制造出纸片般薄的超轻型飞机材料、可以制造出超坚韧的防弹衣,甚至还为“太空电梯”缆线的制造打开一扇“阿里巴巴”之门。同时,电子在石墨烯中的运动速度可以达到光速的1/300,是硅材料的100倍,它有望用于替代硅,成为新一代电子材料。

  2010年,英国曼彻斯特大学两位科学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖罗夫,凭借二维空间材料石墨烯方面的开创性实验获得当年的诺贝尔物理学奖。

  但这对于业内人士来说,未必是好消息。张哲野的一个师兄感慨:“当时我觉得完蛋了。”那意味着,一年会有上万篇文章发表出来,“你想出来的点子别人也会想得到,你做的肯定也没有别人快”。

  当时还在新加坡南洋理工大学读博士后的肖老师也记得,材料系每个实验室都开始做石墨烯。化学领域比较权威的美国化学会,每天一篇关于石墨烯的文章,《自然》杂志等顶尖刊物,一周一篇。

  而张哲野却找到了一个改变世界的“杠杆”。“这次诺奖的颁发很令人振奋!”他在得知这一消息时十分地兴奋。

  只是和两位诺贝尔奖获得者通过塑料胶带一层层地剥离石墨片、制作石墨烯不同,张哲野研究的是它的化学特性及相关复合材料。

  做实验的时候就是在约会,发论文就是写情书,申请的专利便是爱情的结晶

  搞了十几年化学研究,肖老师坦言:“像我们这些做化学的人,成果不是一两天能看出来的。那么你需要能静下心来,做不出成果来也不能太着急。”

  跟张哲野一起进化学创新基地的40个学生,陆陆续续地放弃了。“像社团招新一样,音乐一放,图个新鲜劲儿就跟着进来了,一两天没什么,时间长了很多人就受不了那种枯燥劲儿。”

  到最后,真正留下来的只剩张哲野一人。“这条路并不容易走”,张哲野也能理解其他人的选择,拿不出成绩、成果出得慢,都让人浮躁不安。

  “国内外很多人都觉得石墨烯研究已经做到了尽头,很难深入,”张哲野说,“但是我觉得这仅仅是一个开始。”他觉得,所谓“到了尽头”,不过是因为很多人觉得“拿石墨烯发文章灌水灌够了”,“但是很多工作仍停留在表面,纯粹的、基础性的研究还做得不够”。

  对石墨烯的研究,他有着自己的思考。在他看来,碳是人体的基本构成元素,石墨烯是单层碳原子构成的,大自然中又富含碳,“人最终的本源是要回归大自然”。

  张哲野除了睡觉基本就在实验室待着,晚上11点实验室关门回寝室,回到寝室打开电脑戴上耳机继续看文献,第二天起得稍晚,室友们都已出门。他开玩笑道:“我的室友基本上是见不到我的。”

  “实验”差不多占据了他所有的生活。自己社交网站的状态上,几乎都和实验有关,“没有思路”、“做不出成果”;化学院门口六边形的窗户装饰,也能让他找到石墨烯的影子。

  甚至,他连女朋友也顾不上了。“他的女朋友和石墨烯好像在拔河,最终石墨烯赢了。”早已成家的“老大哥”奚江波笑着说。

  “石墨烯才是他的‘女朋友’,即使打水、走路,脑袋里也都是石墨烯。”张哲野的室友如此调侃。在他们看来,张哲野做实验的时候就是在约会,发论文就是写情书,申请的专利便是爱情的结晶。

  “什么样的人能出成绩?实验室来得勤的人才最有可能出成绩。”肖老师说,“张哲野确实是灵感加勤奋,取得成功的典型。”

  但张哲野并不承认自己是传说中的“学霸”。事实上,他的成绩只在本专业排第17名,属于中等偏上;他第一次高考分数也只有460多分,连二本都上不了,复读一年“超常发挥”才考到现在的学校。

  在他眼里,那些每天只泡自习室,专业课成绩很高的“学霸”多少有些无趣。他有时会和朋友出去喝酒吃肉,“一斤白酒加一瓶红酒,再加上许多啤酒也没问题”;从小学开始打游戏,从反恐精英(CS)到穿越火线(CF),再到遗迹保卫战(DOTA)和传奇,他玩了个遍。

  一次大会上,学院领导号召大家向某个成绩好的学长学习,轮到张哲野讲话时,他毫不客气地反驳说:“我不做第二个某某,我只做我的第一。”同样,学校和学院拿张哲野做榜样,他也劝师弟师妹们不必复制他的经历。

  “张哲野是个特例,希望本科生都像他这样也不现实,”董洁林指出,“就像有一个爱因斯坦在我们面前特立独行,不要挡着他就好了,不要扼杀有才华、有动力的年轻人就好了。”

  像张哲野这样的“学术黑马”并不是唯一。复旦大学材料科学系22岁的大四学生张安琪,同样也是5篇SCI论文的第一作者。同是2010级的天津大学本科生张召富,以第一作者身份发表过3篇SCI论文,还以通讯作者身份指导师弟撰写论文并发表于中文核心期刊。

  实验室更像个“家”,能找到一种归宿感

  张哲野这匹“千里马”能成绩斐然,也有赖于他的导师王帅教授这位“伯乐”。王帅是国家“青年千人计划”特聘教授,2011年回国前,他“在新加坡国立大学时所在的课题组是世界上做石墨烯研究做得最好的”。

  王帅刚被聘到华科,张哲野立马登门拜访了这个“70后”学者。让张哲野没想到的是,刚一见面,聊了一次,王帅就撂下一句话:“实验室就给你做了。”

  “当时主要缺人手,让哲野来实验室也是为了凑凑人气。”王帅笑言。和张哲野一起进王帅的实验室的,还有3名本科生,但最终忍受不了中途放弃。

  实验室创立阶段,仪器设备都不齐全,张哲野凭着自己的关系,去环境学院、材料学院的实验室参观,顺便这要点儿、那借点儿实验器材,东挪西凑地完成王帅教授布置的课题。

  对他来讲,实验室更像个“家”,能找到一种归宿感。他向记者算了笔账,每年因为做实验,寒暑假放假时间加一起不到20天,刚过去的春节,他在家只呆了5天;在武汉读书4年,谈了两年的恋爱,愣是没陪女朋友去过一趟电影院。“我就是喜欢实验室的感觉。”张哲野也具体说不出那是一种怎样的感觉,“反正在里面走一圈,待一会儿,就很舒坦。”

  现在张哲野是实验室年龄最小的,却算得上资历最深的。去年10月份,初生牛犊不怕虎的张哲野在接受本校媒体采访时说:“我想让课题组在三五年内成为华中地区做石墨烯最强的队伍。”导师王帅却谦虚地告诉本报记者:“得多向同行学习。”

  前段时间,媒体关于“本科生带博士硕士做科研”的报道,引起不小的反响,却让张哲野陷入一种困境。科学网上,两名学者还专门发文对此展开争论,一边称“不相信在校本科生有能力带博士生”,一边称“有些本科生可以带博士硕士研究生”,针锋相对。

  “实际上这是一种误解,”张哲野有些无奈,“我只是有时候就熟悉的领域指导或协助一下,负责一些日常事务,毕竟实验室创立之初我就在这里。”

  但在董洁林看来,这倒不是件坏事。“中国文化是推崇上下有序的,对博士生、硕士生、本科生的秩序也存在很深的成见,这种对既有秩序的挑战也未必是坏事。”她同时也指出,“张哲野的情况属于特例,不能用特例来否定整个高校教育系统。”