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2017-05-28 20:24來(lái)源:中國(guó)石油大學(xué)（華東）
原標(biāo)題：薛慶忠教授：用“納米”打開(kāi)非凡材料世界
“搞科研就像做偵探，一步步接近真相，一點(diǎn)點(diǎn)揭示秘密?！?/strong>
5月22日，薛慶忠教授的“偵探團(tuán)隊(duì)”再一次告捷，在山東省委、省政府召開(kāi)的2016年度全省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)上，由薛慶忠、邢偉、鄭慶彬、閻子峰等完成的“納米碳材料的表界面調(diào)控及其物理性能增強(qiáng)機(jī)理”項(xiàng)目過(guò)五關(guān)斬六將，在經(jīng)歷了三輪評(píng)審之后，最終獲得山東省自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。薛慶忠代表他的團(tuán)隊(duì)參加獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)，從山東省省長(zhǎng)龔正手里接過(guò)了凝結(jié)著奮斗成果的獲獎(jiǎng)證書(shū)，這是薛慶忠第二次也是我校2011年后再次獲得山東省自然科學(xué)一等獎(jiǎng)。
當(dāng)碳材料的尺寸小到納米量級(jí)的時(shí)候，其表面積會(huì)被放大幾萬(wàn)倍，乃至幾十萬(wàn)倍，它就表現(xiàn)出一些神奇的性質(zhì)。例如，1克的納米碳材料的表面積可以鋪滿整個(gè)足球場(chǎng)，它的強(qiáng)度可以達(dá)到鋼的200倍。薛慶忠的團(tuán)隊(duì)要做的就是探究納米碳材料中的這些表界面結(jié)構(gòu)，揭示納米碳材料的表界面結(jié)構(gòu)帶來(lái)的各種新奇的現(xiàn)象和特性。
薛慶忠，理學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師，山東省泰山學(xué)者特聘教授，山東省教學(xué)名師，山東省有突出貢獻(xiàn)的中青年專家，教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才入選者?，F(xiàn)任山東省高校新能源物理與材料科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、中國(guó)石油大學(xué)（華東）研究生院副院長(zhǎng)，是國(guó)際刊物《Physics Express》的編委，《JournaloftheAmericanChemical Society》、《Advanced Materials》等36種國(guó)際權(quán)威刊物的審稿人，國(guó)家科技部“863”計(jì)劃課題評(píng)審專家，國(guó)家自然科學(xué)基金評(píng)審專家。他的課題組和美國(guó)哈佛大學(xué)、美國(guó)麻省理工學(xué)院、丹麥奧胡斯大學(xué)等國(guó)際著名大學(xué)建立了穩(wěn)定的合作關(guān)系，是美國(guó)哈佛大學(xué)的訪問(wèn)教授、客座研究員。
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勇于探索，十載“耕耘”結(jié)碩果
“揭示科學(xué)規(guī)律獲得的成功感是任何事情都無(wú)法取代的?！?
伴隨著可移動(dòng)智能設(shè)備、云存儲(chǔ)和大數(shù)據(jù)處理的廣泛應(yīng)用，迅速發(fā)展的信息產(chǎn)業(yè)對(duì)未來(lái)的半導(dǎo)體芯片提出了前所未有的要求。與硅材料相比，碳材料具有更高的導(dǎo)電性、電化學(xué)穩(wěn)定性、完美和高度有序的晶體結(jié)構(gòu)等優(yōu)勢(shì)，碳基半導(dǎo)體有望從根本上改變未來(lái)的半導(dǎo)體芯片和整個(gè)信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。薛慶忠的團(tuán)隊(duì)首次提出利用碳納米管誘導(dǎo)石墨烯卷曲制備碳納米管/石墨烯（核/殼）納米碳基半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。利用這種納米碳結(jié)構(gòu)可以制備出世界上最薄的二極管。Nature出版集團(tuán)將該研究成果作為“研究亮點(diǎn)”進(jìn)行了報(bào)道，指出“薛慶忠等探索了利用碳納米管和石墨烯獲得新結(jié)構(gòu)的可能性”，相關(guān)論文被《Nature China》選為2010年度的“TOP10”論文，該項(xiàng)目提出的有關(guān)理論得到了美國(guó)哈佛大學(xué)等課題組的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
此次獲評(píng)山東省自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，對(duì)于薛慶忠來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是對(duì)其科研水平和學(xué)術(shù)能力的一份認(rèn)可，但他謙遜地說(shuō)：“團(tuán)隊(duì)努力的成果得到了肯定，我們很受鼓舞。但更令我欣慰的是在該項(xiàng)目研究的過(guò)程中培養(yǎng)了一批優(yōu)秀的學(xué)生?！迸c薛慶忠共同獲獎(jiǎng)的鄭慶彬曾是他的一名研究生，現(xiàn)在已經(jīng)是德國(guó)洪堡學(xué)者，任教于香港科技大學(xué)，是國(guó)際上納米碳材料領(lǐng)域中知名的年輕專家。
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厚積薄發(fā)，物理與材料“結(jié)緣”
“社會(huì)發(fā)展很快，交叉很多，有的時(shí)候品味不只是通過(guò)專業(yè)知識(shí)提高的，要廣讀書(shū)，多思考。”
學(xué)術(shù)研究離不開(kāi)扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)。“自己專業(yè)的知識(shí)，要學(xué)深，要學(xué)精！”求學(xué)期間，薛慶忠十分重視專業(yè)課的學(xué)習(xí)，他的專業(yè)課成績(jī)名列前茅，多次奪得年級(jí)第一?！皩I(yè)知識(shí)對(duì)于我理解一些物理現(xiàn)象，建立物理模型有巨大幫助，扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)是科學(xué)研究的基礎(chǔ)?！?
除了學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)，薛慶忠通過(guò)讀書(shū)拓寬自己知識(shí)面的廣度。“那時(shí)電子設(shè)備還不發(fā)達(dá)，娛樂(lè)活動(dòng)也特別少，去圖書(shū)館讀書(shū)成了我最大的樂(lè)趣。路遙、李存葆，還有那個(gè)年代很多知名作家的小說(shuō)，我都喜歡。”在書(shū)中，他體驗(yàn)到了各式各樣的人生，涉獵了多方面的知識(shí)。這些積累對(duì)于他未來(lái)的學(xué)術(shù)生涯也產(chǎn)生了很大影響，他說(shuō)：“知識(shí)面決定了你思考的寬度，專業(yè)知識(shí)決定了你在特定領(lǐng)域思考的深度，兩者對(duì)于科研來(lái)說(shuō)都是非常重要的?！?
隨著知識(shí)廣度和深度的增加，薛慶忠發(fā)現(xiàn)，很多學(xué)科的發(fā)展都和物理規(guī)律息息相關(guān)，甚至一些學(xué)科都是在物理的基礎(chǔ)上不斷發(fā)展和建立起來(lái)的。掌握深層次的物理知識(shí)對(duì)于從事科學(xué)研究來(lái)講，有著得天獨(dú)厚的條件。所以，他選擇了跨專業(yè)攻讀清華大學(xué)材料科學(xué)與工程的博士學(xué)位。他期望研究材料中蘊(yùn)含的新穎、神奇的現(xiàn)象和性能,揭示其中的物理原理，為開(kāi)發(fā)滿足國(guó)家和社會(huì)重大需求的新型材料提供理論指導(dǎo)。
薛慶忠在讀博士期間，偶然閱讀到美國(guó)阿崗國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室一篇關(guān)于“納米流體”熱導(dǎo)率的實(shí)驗(yàn)論文。“納米流體”的熱傳導(dǎo)性能非常優(yōu)越，但是傳統(tǒng)理論卻無(wú)法解釋他們的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。這是世界上首次提出“納米流體”的概念，薛慶忠對(duì)此很感興趣，他認(rèn)真分析了該課題組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果后，首次引入了界面熱阻概念，建立了物理模型很好地解釋了在碳納米管納米流體中觀察到的熱導(dǎo)率異常增加現(xiàn)象。該論文已經(jīng)被他人引用高達(dá)440次，成為該研究領(lǐng)域具有里程碑意義的論文，建立的模型被稱為“XueModel”。與之相關(guān)的“新型碳基復(fù)合材料中的表面與界面效應(yīng)”項(xiàng)目于2011年獲得山東省自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。
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大膽猜想，機(jī)會(huì)“藏”在困難中
“科研路上每個(gè)困難都是機(jī)會(huì)，放棄它就是困難，突破它就是創(chuàng)新！”
“做科研就是在探索中一步步揭露真相。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的異常現(xiàn)象往往就是突破口！”碳/硅異質(zhì)結(jié)的光電性能的突破性發(fā)現(xiàn)就是對(duì)薛慶忠科研觀念的有力證明。
他的研究生馬明初期的研究方向是納米碳/硅異質(zhì)結(jié)的氣體傳感效應(yīng)。經(jīng)過(guò)3個(gè)多月艱辛的重復(fù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果卻不遂人意。馬明發(fā)現(xiàn)這種材料的氣敏性能很不穩(wěn)定。面對(duì)數(shù)據(jù)的異常波動(dòng)，馬明感到非常困惑。
“當(dāng)有同學(xué)從測(cè)試儀器旁走過(guò)時(shí)，測(cè)試結(jié)果都會(huì)隨之發(fā)生變化。”馬明把自己的發(fā)現(xiàn)告訴了薛慶忠。經(jīng)過(guò)一番了解，薛慶忠提出猜想，是不是走路帶來(lái)的風(fēng)導(dǎo)致溫度變化，從而影響了它的性能。緊接著，他們進(jìn)行了嘗試，“我們改變了測(cè)試溫度，發(fā)現(xiàn)結(jié)果并沒(méi)有明顯的變化?！焙芸欤肿龀隽说诙尾孪?，“排除了溫度的因素，第二次我就懷疑是不是人影的微弱光影影響了它的性能?！庇谑撬徒鼜拇蛴C(jī)上抽了一張紙蓋在測(cè)試樣品上，結(jié)果令人意外，其光電性能一下子變化了上千倍！
這項(xiàng)成果很快就獲得了國(guó)家發(fā)明專利，并發(fā)表在應(yīng)用物理類國(guó)際頂級(jí)期刊《AppliedPhysics Letters》上。馬明也獲得了國(guó)家全額獎(jiǎng)學(xué)金赴荷蘭代爾夫特理工大學(xué)攻讀博士學(xué)位。薛慶忠感慨道：“有的人在科研中遇到困難，不夠堅(jiān)持，放棄了，其實(shí)困難往往蘊(yùn)含著機(jī)會(huì)！”
在真相還未浮出水面之前，要敢于做出大膽的猜想。當(dāng)然，猜想不是空想，只有基于從“毫厘”累積起來(lái)的經(jīng)驗(yàn)，才能結(jié)出成功之果。對(duì)于搞研究，薛慶忠有著自己的信念，“在科研的道路上總會(huì)有困難和挫敗。如果把困難當(dāng)作困難，你可能會(huì)覺(jué)得真的很難；如果把困難當(dāng)成機(jī)會(huì)，你就會(huì)覺(jué)得坦然，而成功也往往成為自然?！?/span>
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務(wù)實(shí)嚴(yán)謹(jǐn)，六字“箴言”育桃李
“勤奮是最重要的品質(zhì)，可以不聰明，但必須勤奮。勤奮并且專注，一定會(huì)獲得成功。”
每次提到學(xué)生培養(yǎng)，薛慶忠總會(huì)強(qiáng)調(diào)“勤奮、自信、創(chuàng)新”這六字“箴言”。他一直堅(jiān)信，勤奮是自信的基礎(chǔ)，勤奮的人往往能夠不斷取得成績(jī)，激發(fā)自信心；自信是創(chuàng)新的前提，有自信才敢于創(chuàng)造出世界上領(lǐng)先的科研成果。
打鐵還需自身硬，薛慶忠通過(guò)自身的勤奮努力，影響著一批又一批的學(xué)生。他對(duì)待教學(xué)工作異常嚴(yán)格、精益求精，總是投入大量的時(shí)間潛心研究教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，將國(guó)際上的先進(jìn)技術(shù)和學(xué)術(shù)前沿與課堂知識(shí)相結(jié)合，使他的學(xué)生能夠站在國(guó)際學(xué)術(shù)前沿開(kāi)展研究。他先后為本科生、研究生主講過(guò)《材料物理》、《材料科學(xué)前沿講座》等課程。他的課程充滿激情，在學(xué)生中有很好的口碑和很高的影響力，在學(xué)生評(píng)課中一直名列前茅。
薛慶忠熱愛(ài)自己的每一位學(xué)生，對(duì)學(xué)生的關(guān)愛(ài)不僅是學(xué)業(yè)上的指導(dǎo)、生活上的關(guān)心，更多的是培養(yǎng)學(xué)生的自信心。他用發(fā)展的眼光看待學(xué)生，欣賞他們，傾聽(tīng)他們，以平等真誠(chéng)的態(tài)度關(guān)心、愛(ài)護(hù)他們，讓每一個(gè)同學(xué)都感到自己是一個(gè)有潛力的人！他根據(jù)學(xué)生的個(gè)性特點(diǎn)提供切實(shí)可行的指導(dǎo)和幫助，真正成為學(xué)生的良師益友。
學(xué)生有了勤奮的態(tài)度和自信之后，創(chuàng)新和機(jī)遇往往是水到渠成的。他培養(yǎng)的研究生半數(shù)以上在世界一流大學(xué)攻讀博士學(xué)位或者任教。他的研究生將師從薛慶忠比作站在了巨人的肩膀上，比作登上了一列高速的科研列車。這趟列車既可使他們飽覽本學(xué)科發(fā)展路途上的各種奇觀異景，同時(shí)又把他們一下子送到了這個(gè)研究領(lǐng)域的前沿陣地。
薛慶忠是一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)娜?，他?duì)研究生的每一篇論文都認(rèn)真修改，就是一個(gè)標(biāo)點(diǎn)符號(hào)、一個(gè)參考文獻(xiàn)的頁(yè)碼都要審閱。有的論文他要修改10多遍，直到滿意才放行。薛慶忠嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲凶黠L(fēng)深深地影響著他的學(xué)生，極大地激發(fā)了他們不畏困難和挑戰(zhàn)，進(jìn)行科學(xué)研究的熱情。在他指導(dǎo)下，學(xué)生們?cè)诟髯缘难芯糠较蚶锶〉昧艘恍┚哂袆?chuàng)造性的科研成果，這對(duì)他們今后的人生產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。
薛慶忠就是這樣一個(gè)“勤奮、自信、創(chuàng)新”的人。他的為人也深深影響了他的學(xué)生，“勤奮、自信、創(chuàng)新”已經(jīng)成為他課題組的組風(fēng)！薛慶忠很忙，但他覺(jué)得很充實(shí)。他看到自己的學(xué)生成長(zhǎng)為國(guó)家的優(yōu)秀人才，那種快樂(lè)和幸福是他難以言表的。
仰之彌高，鉆之彌堅(jiān)。薛慶忠勇于創(chuàng)新，不斷嘗試，踐行著作為一名科研工作者的責(zé)任。春播桃李，秋滿神州。薛慶忠無(wú)私奉獻(xiàn)，嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)，用獨(dú)特的個(gè)人魅力傳承著科技工作者的使命。