微光聚星河,电子显微镜下逐梦科研!一起来看这位“原子摄影师”的科技报国梦 !

来源:浙江工业大学发布时间:2021-09-02
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近日,我校化学工程学院朱艺涵教授获国家自然科学基金优秀青年基金资助。朱艺涵教授是位海归“80后”教授、博导,主要从事催化材料微尺度构效关系和电子显微方法学等领域的研究工作。他2010年博士毕业于浙江大学,2010年开始在阿卜杜拉国王科技大学担任博士后及研究科学家,2017年加入我校化学工程学院,现担任学校电镜中心负责人。

他说: “你别小瞧这束微弱的光, 它能让我们精准地看清这些脆弱材料本身的模样和探索无穷的科学世界。”


在朝晖校区东配楼的电子显微镜中心,平台以精准、原位和低剂量成像作为技术特色,实现材料多尺度、多维度的显微成像。在这里来来回回忙碌着一群自称“原子摄影师”的青年学者们,他们怀抱科技报国的梦想、手握显微成像的绝技,活跃在多学科领域科研一线,通过夜以继日地奋斗,为学校各大学院提供关键科研支撑,并助力多个科研项目攻坚克难。

我们很好奇,这里的团队负责人、架构师——朱艺涵教授,到底有着怎样有趣的求学科研经历,又和电子显微镜有着怎样的不解之缘呢?



求学之路现微光——
困局挑战遇良师,交叉学科蓄能量

“说起来好笑,求学路上第一次抉择,多少还有些“被迫”的意味。”朱艺涵笑着说

本科入学后不久,求学路上的第一道微光徐徐降临到了朱艺涵的面前:一份进入浙江大学竺可桢学院的机会摆在了他面前。

“当时我们系就只有一个名额,很幸运地是被我拿到了。但是我很犹豫,犹豫要不要进入这个体系。”因为在浙江大学,进入竺可桢学院意味着可以享受最顶尖的交叉学科师资力量,但同时也将面临非常残酷的淘汰制度。

“我非常幸运,在人生的关键阶段都有良师的指引和鼓励。在一个颇具戏剧性的场面中,正是班主任一把将我推上了开往竺可桢学院所在校区的“希望大巴”,让我“被迫”奔赴了一场一往无前的追光之旅。”

在学院的学习,磨练出了朱艺涵敢于吃苦,勇于探索的科研精神。在与各位优秀交叉学科同学们的学习过程中,积累了多学科交叉的知识,为他日后投身于电子显微镜学,建设浙江工业大学电子显微镜中心积蓄了能量。


归国之路寻微光——
求真务实需落地,国家需求摆心中

“在我们这个年代,生命中真正的抉择不多,是生活中许多小小的希望慢慢点燃了内心的火焰,并化为了最后的坚定。”

博士后工作结束后,朱艺涵在沙特阿卜杜拉国王科技大学任研究科学家一职,工作近七年,尽管能够在科研的海洋中尽情徜徉,胸中的困惑和迷茫却日渐翻腾。如何将自己的研究变得更有用,去影响英国威廉希尔公司的人?“我在浙大毕业论文答辩时的委员会主席英国威廉希尔公司教授建议我要做有用的科研,他的话犹如醍醐灌顶,驱散了我心头的迷雾。”

朱艺涵感激地回忆道:“李教授的教诲让我真正明白求真务实的涵义,在国王科技大学是‘求真’的缩影,也就是做最纯粹的科研,学习到了前沿的技术与方法,接下来就是‘务实’。科研如果不能落地,它就是悬在空中的。只有为国家培养英国威廉希尔公司的人才,把科技论文写在祖国的大地上,在国家重大需求领域发挥特长,才能实现科技报国和个人成长的同频共振。”

在科研路上一直以来承蒙多位良师益友毫无保留的帮助与鼓励,为朱艺涵归国发展指明了方向,激励着他战胜重重困难,探寻科技报国的希望之光。

“很感谢中心建设过程中学校的支持、多位校领导的信任以及各学院老师全方位的参与和帮助。电子显微学比较特殊,不仅需要发展和运用新技术新手段新方法,同时也为其他学科提供技术、方法支撑。因此要将显微方法学融入到其他团队的科研项目中,并协同凝练科学思想和提出项目研究路径、思路,这是非常有挑战性和成就感的事。我很感激工大能够用非常大的投入来建设电子显微镜中心,让多学科交叉共融的研究新范式有了立足的平台,也赋予我一个实现梦想的舞台,我将为学校的发展拼尽全力。”


天时、地利、人和,再加上工大的支持与信任,彻底点燃了朱艺涵内心的火焰,选择工大,毅然决然。“希望电子显微镜成为工大科研攻关和标识性工作的关键推手”,学校的期许又时时刻刻鞭策着他在显微新方法、新技术科研途中志道弘毅,砥砺前行。

归国后身份的转变不仅意味着技术创新、科研攻关的责任,也同样意味着教书育人、人才培养的担当。后者决定了科技发展的延续和传承,演绎着与时俱进和薪火相传的画卷。人才培养的核心在于科学思想的传承、科学技术的传承和科学精神的传承,而其根本目标在于激发科研的三个“ 初心”, 即对一切未知的好奇心( 科研的源动力)、对探索未知的进取心( 科研的持续力)和对解密未知的自信心(科研的爆发力)。在面向国家需求和前沿科技相关课题的攻坚克难过程中,如何面对困难挑战、挫折失败是学生培养过程中必须面对的难题。朱艺涵非常重视培养学生的迎难而上、不惧挑战、认知自我、提升自我的科研精神, 并且强调“ 言教” 和“ 身教”并重。“即使我们面对黑暗,也不应该忘记光的模样,因为往往就是一点点微光,就能点燃全部的希望,照亮未知的远方,勾起燎原的梦想。”,朱艺涵时常这样鼓励研究生。2020级研究生刘懿宽说:“ 每天晚上我们做完实验准备回寝室时, 都看到朱老师的办公室灯还亮着。这种科研奋斗精神和意志力激励着我们整个课题组形成自主学习的意识,也锻炼了我们自主解决问题的能力,培养了良好的科研工作习惯。老师主张启发式思考和讨论,与他的每一次交流中都能使我受益匪浅。”


科探之路点微光——
逐梦低剂量技术,挑战“卡脖子”难题

“回顾往昔,种种经历环环相扣,种种选择碰撞在一起,汇聚成了为国家崛起、工大发展而奋斗的决心,而关键技术的发展和探索就成为了最根本的原始创新力。”

电子显微镜能够实现单个原子的显微成像,但为了实现这样的超高空间分辨率,则需要高能电子束作为“光源”。在面对大量辐照敏感的物质上,这样的高能电子束将不可避免地带来结构的不可逆破坏。因而辐照敏感物质的无损显微研究往往被认为是传统电子显微的技术瓶颈。“低剂量” 电子显微技术,也是浙江工业大学电子显微镜中心的特色技术之一,正是利用微弱的电子束作为“ 微光”,点燃了解决辐照敏感材料“ 见光死” 难题的希望。“低剂量电子显微技术的发展和应用,不仅涉及一系列硬件和软件技术的创新,还涉及了物理、化学、材料、信息等多个学科的交叉融合, 故任重而道远。” 朱教授说道。通过和多个海内外电子光学、显微方法学,材料科学研究课题组的紧密合作交叉学科研究,全力争取在这个全新的研究领域进一步有所突破。

技术创新的关键和基础是先进的研究平台和设备,而建设电镜中心如此规模的重大平台项目, 并兼顾先进性和全面性,能够将先进电子显微技术、方法和国家需求对接,对刚回国不久的朱艺涵而言着实是一个巨大的挑战。面对学校委以的重任,他没有退却,倾尽全力投入到平台的建设中去。电子显微镜作为极其精密的大型仪器,无论在配置选定、基础建设、环境改造和设备安装调试等过程中都有着极高的参数和指标要求,需要对各个环节的技术领域有着全面的知识背景。此刻,多年来交叉学科知识背景和在海外积累的相关设备使用经验派上了大用场。

“之前的海外经历让我有幸对这些新仪器、新技术有很多接触、学习的机会,积累了丰富的经验,如今亲手建设平台就不会发怵了。”


当今我国各领域的研究范式已经逐步从宏观随机探索转向了微观底层设计。各个学科的研究, 已不可避免的要从微观层面或者微观的尺度上实现认知的突破,而该突破与宏观相比,它往往是决定性的。在国家科技创新发展“十四五”规划中,着重强调了“芯片加工”、“锂电池、燃料电池隔膜、电极等重要材料”以及“高强度合金材料”等“卡脖子”关键核心技术的突破,其难点在于相关“ 微观认知” 和“ 微观改造” 能力、手段的缺失。电子显微镜中心正是在这个过程中能够通过“ 逆向工程”、“ 微纳加工” 和“ 显微溯源” 等手段在材料、器件微结构认知、剖析和改造中起到关键作用,而低剂量技术是无损获取这些信息的根本保障。电镜中心不仅是一个分析测试的平台,更是一个重要的科研平台,融入校内外多个高端科研项目并展开深度合作,努力攻克重大难题。正如朱教授所说:“我们并不是简单地做测试,或者出谱图,我们担负着与科研团队之间从科学问题凝练、研究方案设计、研究结果探讨到重大科技攻关等全链条的科研任务,与学科团队深度融合在一起。”

国家的需求,学校的支持,科学的设计,三年的建设,才催生、推动和构筑了如今浙江工业大学精准、原位和低剂量特色的电子显微镜研究平台。而平台自身也不断完善, 服务于广大师生,为学校的高端科研项目攻坚克难,为解决国家“卡脖子”问题独辟蹊径。



随着时间的流逝,电子显微镜中心的小院里阳光也慢慢转移,影子仿佛投射出“原子摄影师们”孜孜不倦的求学科研之路,投射出电子显微镜中心从无到有、“一砖一瓦”的创建之路,投射出千千万万同样热血的海外青年学者投身科技事业的报国之路。

点点微光汇聚成星河,眼前这个由青年学者、研究生和本科生组成的年轻团队,正逐梦电子显微镜带来的科技创新探索之路,直面挑战、迎难而上,瞄准科技前沿,引领技术发展,担负国家重任。