-“小黑屋”的追光者 ——記中科院大連化學(xué)物理研究所研究員范峰滔
作者:張亞靜
發(fā)布時間:2021-01-28
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-“小黑屋”的追光者 ——記中科院大連化學(xué)物理研究所研究員范峰滔

■張亞靜

范峰滔指導(dǎo)學(xué)生調(diào)試儀器。

范峰滔

中科院大連化學(xué)物理研究所研究員、催化基礎(chǔ)國家重點實驗室副主任。主要從事(光)催化劑及(光)催化反應(yīng)過程的原位、動態(tài)先進成像技術(shù)的表征研究,在國際上開創(chuàng)了紫外拉曼高溫高壓條件下研究分子篩合成機理的先河;發(fā)展了空間分辨的表面光電壓成像方法并在國際上最早將其應(yīng)用到微納尺度光催化材料電荷分離的成像研究中。面向國家重大需求,從事深海資源探測的現(xiàn)場光譜儀研發(fā)工作,曾在馬里亞納海溝創(chuàng)造7449米的紫外拉曼探測世界紀(jì)錄。

中科院大連化學(xué)物理研究所(以下簡稱大連化物所)能源樓有一間地下實驗室,被科研人員親切地稱為“小黑屋”。這里擺放著先進的光譜表征儀器和裝置,用來進行光催化等與“光”密切相關(guān)的前沿科學(xué)研究。其中,大部分儀器設(shè)備都是由“小黑屋”的家長——研究員范峰滔,帶領(lǐng)大家一手搭建起來的。這里,也是他追光之旅的起點。

踏上追光新征程

范峰滔于2010年博士畢業(yè),師從中科院院士李燦。博士期間,范峰滔便與“光”結(jié)下了不解之緣。那時他利用拉曼成像光譜研究了分子篩合成過程機理,并用原位紫外共振拉曼揭示了分子篩催化劑活性中心的結(jié)構(gòu)和演化機理。畢業(yè)后,范峰滔留所工作。李燦對他寄予厚望,希望他結(jié)合組里多年光譜儀器開發(fā)和研究的積累,在光催化領(lǐng)域拓展新方向。

光催化領(lǐng)域涉及深奧的半導(dǎo)體物理學(xué)知識,這對于一直以來都在從事傳統(tǒng)催化表征的范峰滔來說跨度非常大。

2010年,李燦因病在北京醫(yī)治,受當(dāng)時基于血管成像的介入手術(shù)的啟發(fā),與范峰滔幾次打電話交流,認(rèn)為光譜成像方向值得考慮。這就像一道光,為迷茫中的范峰滔指明了前進的方向。

追光之路并非坦途。研究團隊發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體的晶面對光催化反應(yīng)似乎有很大的影響。經(jīng)過一段時間的摸索和調(diào)研,范峰滔計劃以原子力顯微鏡、光學(xué)和半導(dǎo)體晶面性質(zhì)為基礎(chǔ)開展工作。由于缺少合適的儀器設(shè)備,工作在前期準(zhǔn)備階段就卡住了。他們不得不親自設(shè)計、自主研發(fā)。

范峰滔帶領(lǐng)團隊制備了大量模型樣品和裝置,多次往返于北京和大連兩地,尋求大儀器公司進行測試,打造合適的配件和儀器。在此期間,范峰滔前往荷蘭烏得勒支大學(xué)進行訪問,進一步感受到了儀器創(chuàng)新對于揭示重大科學(xué)問題的重要性,也進一步堅定了要發(fā)展新的成像表征方法的想法。

2012年,范峰滔在能源樓地下室找了一間不到20平方米的房間,作為攻堅“戰(zhàn)場”。而成型的設(shè)備儀器也陸續(xù)搬進去,“小黑屋”就這樣誕生了。范峰滔帶領(lǐng)團隊在此開始了表面光電壓及成像光譜表征方面的研究。

時光不負(fù)追光人

研究初期,范峰滔團隊每天總能收到很多奇怪的信號。每每回憶起來,他都感慨頗多:“這些沒有規(guī)律又無法解釋的信號就像夢魘一樣每天出現(xiàn)在夢中,我半夜常常會被驚醒?!?/p>

同時,李燦對實驗結(jié)果提出的質(zhì)疑、對儀器性能和譜圖解析能力提出的高標(biāo)準(zhǔn)要求,也激勵著范峰滔務(wù)實篤行,不懈奮斗。他們一邊做實驗,一邊繼續(xù)學(xué)習(xí)專業(yè)書籍,逐步改進實驗儀器和方法。團隊互相扶持,每天堅持近14個小時的高強度工作。終于,在經(jīng)歷了漫長而艱辛的摸索后,他們逐漸獲得有規(guī)律的信號。歷經(jīng)四年的努力,相關(guān)工作終于取得階段性成果,2015年7月第一篇表面光電壓及成像光譜文章終于誕生了。

萬事開頭難,在范峰滔的帶領(lǐng)下,相關(guān)研究慢慢步入正軌。目前,“小黑屋”小組不斷發(fā)展壯大,越來越多的年輕人主動選擇這一有挑戰(zhàn)性的方向。他們面向國際前沿領(lǐng)域,取得了一系列豐碩的成果,受到國際太陽能轉(zhuǎn)化研究領(lǐng)域科學(xué)家的廣泛關(guān)注,已在國內(nèi)外核心刊物發(fā)表論文70余篇,并多次應(yīng)邀在國際重要學(xué)術(shù)會議上作報告。

除進行基礎(chǔ)研究外,范峰滔還承擔(dān)了多項面向國家重大需求的重要科研項目。他將博士期間使用的紫外拉曼光譜方法引入到深海資源探測中,研發(fā)的7000米級深海原位探測紫外激光拉曼光譜儀在馬里亞納海溝成功通過7000米海試驗證,創(chuàng)造了拉曼光譜儀最高深海探測紀(jì)錄。

追光逐夢的領(lǐng)路人

涉及儀器搭建和測試問題時,范峰滔總是親自上手,和學(xué)生們團隊作戰(zhàn)。作為博導(dǎo),范峰滔甘做學(xué)生的領(lǐng)路人,為年輕的“追光者們”指引方向。學(xué)生們都說他就像大哥哥一樣親切,穩(wěn)重而又幽默風(fēng)趣,平時常常和大家聊天談心,給枯燥的科研生活帶來溫暖和樂趣。

范峰滔為學(xué)生創(chuàng)造了一個開放包容的科研氛圍。對于學(xué)生的科研靈感和想法,他支持和鼓勵他們大膽嘗試,勇于挑戰(zhàn)新方向。得益于他的信任,學(xué)生們大膽探索,不因害怕犯錯而畏畏縮縮。范峰滔還常常組織“討論會”,講述一些身邊科學(xué)家的故事,鼓勵大家不辱時代使命,心系祖國發(fā)展,為科技強國建設(shè)貢獻(xiàn)自己的力量。

不論是為人處世,還是科研態(tài)度,范峰滔感染著研究組的每一個人,他是“小黑屋”的追光者,也是領(lǐng)路人。未來,他將繼續(xù)帶領(lǐng)“小黑屋”一眾追光學(xué)子,一同探索光譜的奧秘,在光催化的前沿科學(xué)研究領(lǐng)域深耕細(xì)作,再創(chuàng)輝煌。

(作者單位:中科院大連化學(xué)物理研究所)

《中國科學(xué)報》 (2021-01-28 第3版 信息技術(shù))




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