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研究8年、失败150次,他还会坚持

发布时间:2021-02-14来源:中国科学报作者:柯溢能0

“研究8年、失败150次,你还会坚持吗?”

浙江大学信息与电子工程学院智能传感所研究员杨宗银用两篇《科学》文章告诉你,他“会”。

日前,杨宗银作为第一作者撰写的综述文章在线发表于《科学》。文章首次系统性总结了光谱仪微型化的技术方案和发展历程,引起国际科学界关注。

这是继2019年在《科学》上刊发世界上最小光谱仪成果后,杨宗银作为第一作者发表的第2篇《科学》论文。

把心路写进实验记录本

光谱仪是测量光谱线中各个波长强度的设备,可对物质成分和结构进行测知,广泛应用于科研、生产和生活中。比如苹果是否成熟、含糖量如何,通过光谱仪就能一目了然。

杨宗银研制的世界上最小光谱仪,直径在一百微米以下,不到头发丝直径的一半。“这么小的尺寸很适合装进我们的手机中,将来或可通过拍摄实现食品安全和健康的监测。”他在谈及未来应用时说,“再过几个月,团队研制的微型高光谱成像样机就将面世。”

这样一个比头发丝直径还小的器件,杨宗银前前后后研究了8年。

博士期间,每天他都是剑桥大学电子工程系实验楼最晚走的那个人,但每一次离开都无法看到清晰的实验结果。优化一次,失败一次。失败一次,优化一次。

“早起努力!”“新idea明天试一下……又失败了。”打开杨宗银的实验笔记,上面用英文密密麻麻写着各类实验优化的细节,但每天都有几句中文格外醒目。“刚开始做实验非常有新鲜感,但是失败次数多了,自己也会感到很无力。”他说,于是便在笔记本上记下实验中的灵光一闪,或者勉励的话,“每天都期待好的结果,同时又期待新的一天快快到来”。

“当时写了整整三大本笔记。”杨宗银说,“也会心灰意冷,但是内心的那份热爱总能驱使我去找到失败原因、再尝试一次。”

2018年8月,历时8年、历经150次失败,实验终于成功。他的论文于第二年5月投稿《科学》杂志,7月便被接收。评审专家评价这个工作是“集合了世界上最先进的材料合成工艺,配上最高超的器件制作水准、实验技巧和巧妙的算法,是一项惊艳之作”。

荣誉随之而来,杨宗银获得了剑桥大学国际生全额奖学金(全球仅80名)和国家优秀自费留学特别优秀奖(全球仅10名)。他还被选为剑桥大学国王学院研究员,是该学院第一位华人研究员。

兴趣与热爱打开新天地

这种愈挫愈勇,其实在浙江大学求学期间就已经打下基础。当时还是硕士生的杨宗银,在世界上首次做出了彩虹渐变的半导体纳米线。这种材料可以发出五颜六色的光,但美丽的背后是他近一万个小时的试错改进。

兴趣与热爱,让他在浙大的学习打开了一片新天地。在机械工程学院完成本科学业时,杨宗银参加机器人、机械设计等领域的各类竞赛都,乐在其中,还拿了全国大学生机械创新设计大赛一等奖。当时指导他的浙大机械工程学院教授顾大强经常教导他,“要用最巧妙的结构完成一件复杂的事情”,这种思维训练对他来说终身受益。

后来,他被保送到浙大光电科学与工程学院教授童利民团队攻读硕士。“交叉融合的求学经历为我的研究提供了条件,没有现成设备时,自己可以直接做一个。”杨宗银说。

在硕士期间,杨宗银除了做出彩虹渐变半导体纳米线,还基于这种材料开发了世界最宽光谱可调谐激光器。就像收音机不同的调台,能够听到不同的节目,不同的激光波长能够对物质进行不同层面的探测。

从小杨宗银就喜欢做小发明。为此,他也没少挨父母批评。他总是会把家里收音机、闹钟等拆开,研究其中的机理。“其实很多时候因为没有配件店,所以只能拆东墙补西墙。”为些,他制作出随着光照自动响的闹钟、光控灯等小发明。

童年时的配件匮乏,早已一去不复返。如今,杨宗银的办公室更像一个实验室。电路焊接平台上,电烙铁、电路板、各种零配件,一应俱全。“圆了儿时的梦想,很享受制作机械电路的过程,比打游戏有趣。” 他说。

绘制一个领域“藏宝图”

回到浙大工作,杨宗银的研究目标是将微型光谱仪进一步推向应用。同时作为博士生导师,他的重要使命就是把学生领入科研之门。

一篇好的文献综述,就是认识一个领域的窗口,是一张“藏宝图”。同时,一篇好的文献综述,更展示出一个领域的影响力。

如何向全球科研探索者们展现微型光谱仪领域的“全景”?杨宗银认为,只是把技术原理和研究进展介绍清楚是远远不够的,还要有全局观,用一个清晰的脉络把全文串起来。“我把整个领域几百篇文献捋了好几遍,了然于胸,最后像介绍老朋友一样把它们串起来讲。”

“在后续的修改中,我和另外几位合作者讨论了几十次,不厌其烦地对文章进行精雕细琢。记得我在准备文章图片时盯着屏幕好几天,就是为了不让它们有一点瑕疵。”他说。《科学》审稿人给予非常高的评价:“这篇文章概括得很全面,从文到图片都组织得非常完美。”

如何用好“藏宝图”,杨宗银也有自己的独家秘笈。每次,他都会给学生“打个样”,面对面教学生如何读文献、管理文献。“每读完一篇文献后,在软件里做个标签,这样日积月累,大量的文献就能理出一个脉络,后续根据这些标签迅速找到所需的文献。”

从前沿探究的坚持不懈,到带领学生探索的孜孜不倦,他手把手指导学生如何搭建和使用实验仪器,自己也乐在其中。“如果说,科研的成就感在于做出独创的贡献和价值,那么带学生就是自我价值的延伸。”


《中国科学报》2021年2月9日08版