中国科大熊宇杰教授:乐观的化学“催化师”

中新网 07-18

熊宇杰(左一)在实验室。刘爱华摄

中新网合肥 7 月 18 日电 ( 吴兰 刘爱华 ) 39 岁的中国科大教授、博导熊宇杰是位年轻的化学家,在国际刊物上发表近百篇论文。7 月 9 日,熊宇杰课题组在光催化固氮合成氨催化剂开发取得新进展的成果登上《美国化学会志》。

熊宇杰,中科院百人计划入选者、首批国家青年千人计划入选者、科技部中青年科技创新领军人才、国家杰出青年科学基金获得者,年仅 32 岁就晋升教授、博导。此外,熊宇杰作为第三完成人获得 2012 年国家自然科学二等奖;2014 年获得香港求是科技基金会杰出青年学者奖,同年获得首届中国化学会纳米化学新锐奖;2017、2018 年连续两年获得《纳米研究》最佳论文奖。

好奇心打开科学之门

22 年前,因为对物质世界的一颗强烈的好奇心,17 岁的江西吉安高中生熊宇杰在保送上大学时郑重地选择了中国科大,并进入与少年班共同培养的零零班学习。当年的中国科大还是五年制,四年后的 2000 年,熊宇杰以优异的成绩提前毕业,直接保研,成为当选院士时最年轻女院士的谢毅的弟子。2004 年,熊宇杰又提前一年获得中国科大无机化学博士学位,赴美国华盛顿大学 ( 西雅图 ) 做博士后研究,师从著名的材料学家夏幼南教授。

学习上一路高歌猛进,现实中的熊宇杰却是个 " 慢性子 ",说话慢条斯理、做事严谨细致。支持他一路 " 凯歌 " 的动力是 " 对未知世界的好奇心 "。

熊宇杰在实验室。刘爱华 摄

熊宇杰从小就爱问个 " 为什么 ",对于奇奇怪怪的问题,父母总是耐心解答," 兴趣可以培养,但好奇心是需要保护的 "。上世纪 90 年代,计算机、电子信息是高校里备受欢迎的专业。大学伊始,受环境影响,熊宇杰毫不犹豫地选择了计算机专业,一学期后,熊宇杰发现自己的兴趣还是化学。在与老师和父母沟通后,得到的建议是 " 遵循内心 ",熊宇杰重新选择了化学专业。

之后的发展证明,熊宇杰的及时 " 刹车 " 是正确的选择。熊宇杰发现,科学问题无穷尽,关键是要多问几个为什么,很多课题的发展都来源于偶然的发现。

熊宇杰的研究领域是固体催化材料体系。有一次,一个学生在文献上看到,金属纳米颗粒在加入双氧水时可以促进化学发光,在重复实验的过程中他偶然发现,在还没来得及添加双氧水时,纳米颗粒就使得染料变色了。为什么?经过反复实验思考,熊宇杰和学生发现,是金属纳米颗粒快速地将空气中的氧分子活化,进而氧化了染料分子。再进一步思考:" 表面的氧分子是怎样被活化的?基于以上追问,熊宇杰与学生将发现的成果发表在《美国化学会志》上。

2011 年以来,熊宇杰研究组已在国际刊物上发表论文 90 余篇,其中在《美国化学会志》、《德国应用化学》和《先进材料》三大化学与材料期刊上发表 27 篇通讯作者论文。发表的所有论文中有 23 篇 ESI 高引论文和 2 篇 ESI 热点论文,总引用 16,000 余次,2014-2017 连续四年入选 Elsevier 中国高被引学者 ( 化学 ) 榜单。近年研究成果被美国化学与工程新闻等国际学术媒体报道,1 项成果入选中国科学院 2013 年度重大科技基础设施重要成果。

" 回国,回到母校 "

2010 年,阔别中国科大 6 年后的熊宇杰,接受导师谢毅教授的建议,决定回国看看。再次站在母校中国科大熟悉的校园里,看到国内日益完善的科研环境,熊宇杰更加坚定了一个信念 " 回国,回到母校 "。

彼时的熊宇杰,正在华盛顿大学 ( 圣路易斯 ) 国家纳米技术基础设施组织担任首席研究员,并兼任纳米中心管理主任。在外人看来,已经结婚生子的他,备受器重、年轻有为、生活稳定,正是可以 " 大展拳脚 " 的时候。

可是熊宇杰却始终找不到 " 归属感 "。2007 年,熊宇杰博士后出站,进入美国伊利诺伊大学香槟分校,在日后成为美国工程院和科学院院士的 JohnRogers 教授实验室工作。这时的熊宇杰,研究目标从 " 材料合成 " 转到 " 柔性器件的微纳制造 ",研究领域有了很大的变化。" 微纳制造 " 偏技术,而当时技术主要掌握在韩国同事手中。熊宇杰在工作中遇到了很多困难。怎么办?用乐观的态度加快学习的速度。

为了解决无机发光二极管 ( LED ) 微纳阵列的转移印刷及电极制作成功率较低问题,熊宇杰与韩国同事一起,每天工作十四个小时,终于制造出了世界上第一例可在各种高形变条件下工作的无机显示器件。一年半后,柔性可拉伸的无机 LED 显示器成果发表在《科学》期刊上。" 其实我只有一个最朴素的愿望,就是把正在进行的项目进行下去,在外国人面前为自己争口气 "。

2010 年底,熊宇杰顺利入选中国科学院 " 百人计划 ",并于次年三月正式到中国科大报到。飞机落地,脚踩在祖国土地上的熊宇杰,觉得心里踏实了。回归中国科大 5 个月后,熊宇杰入选国家首批 " 青年千人计划 "。

" 教 " 与 " 研 " 一个也不能少

在回国之前,熊宇杰正在申请美国高校的教职,当时他最担心的就是教学。" 在没有接触教学之前,我曾经觉得这可能是个负担 ",在真正接触教学之后,熊宇杰认为,与学生交流非常有意义。

" 教 " 是 " 教育、教学 "," 师 " 在古语中有 " 师父 " 之义,两者合起来," 教师 " 最重要的职责就是 " 教学 " 和 " 人才培养 "。回国之初,熊宇杰就开始授课,从 2013 年开设的研究生专业课程《材料与器件的微纳制造》,到 2014 年给本科新生开设的基础课程《无机化学》,一直持续至今。

在教学实践中,熊宇杰渐渐对 " 教学相长、教研相长 " 有了深刻的认识。

在教授无机化学 " 配位化学 " 这一章节的过程中,熊宇杰有了新发现。在讲授羰基化合物这一概念时,教材里提到:红外光谱可以鉴别羰基化合物的几种配位方式。在最初讲授的两年间,熊宇杰没有认真思考为什么可以利用红外光谱鉴别。在讲授这一课程的第三年,熊宇杰正在做一个课题 " 光催化剂的金属催化位点设计 ",里面涉及到 " 判断金属表面的电子密度是否有提高 " 这一问题,却苦于一直找不到解决方法。在备课过程中,熊宇杰突然想到:为什么不用羰基作为探针,利用红外光谱来识别电子密度呢?再与做催化的同事一探讨,问题迎刃而解。

每到新学期伊始,在 " 无机化学 " 开学第一课上,熊宇杰都有一个相同的开场白:" 化学是认识和创造物质的科学 "。一开始学生都很茫然," 我知道其实几乎没人相信我这句话 ",而熊宇杰深知自己的责任:在课程结束后学生能深刻认识到这句话的含义。

硕果看得见:2011 年以来,熊宇杰已培养 4 名博士后、15 名博士毕业生、5 名硕士毕业生和 3 名访问学者。其中 1 名博士后入选 " 欧莱雅—联合国教科文组织世界最具潜力女科学家计划 " 和 " 中国未来女科学家计划 "、1 名研究生获 " 中国科学院优秀博士论文 "、2 名研究生获得中国科学院研究生最高奖 " 中国科学院院长特别奖 "、11 名研究生获得 " 研究生国家奖学金 "。已指导 42 名本科生毕业论文,其中 2 名学生获中国科学技术大学最高奖 " 郭沫若奖学金 "。

在熊宇杰看来,人生没有捷径,只有适合与不适合之分。人生百味,走点弯路没什么,酸甜苦辣才是人生精彩之处。

相关标签: 催化 研究生 中国科学院 大熊 院士

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