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东大这位“别人家的老师” 研制出世界首例无金属钙钛矿型铁电体,科技新锐、健身达人……

来源:3XMaker   发布时间:2019年03月18日

东大这位“别人家的老师” 研制出世界首例无金属钙钛矿型铁电体,科技新锐、健身达人……

在东南大学,有这样一位年轻的教授,

他带领他的课题组成功地解决了

130年来

制约分子材料发展的世纪难题,

连续两年在《科学》上发表论文。

他,就是化学化工学院游雨蒙教授。

科技新锐、健身达人……东大这位“别人家的老师”太“牛”!

游雨蒙的学生们这么评价他:“游老师几乎满足了我们对一位好老师的所有想象!”

充满激情、学术精深

游雨蒙的母亲出生于书香世家,在母亲的影响和教育下,他从小就肯动脑筋。

游雨蒙的父亲是一位科学家。游妈妈说,游爸爸从不关心儿子吃什么、穿什么,他只关心儿子学了什么。游雨蒙出国以后,每年寒假回家,父亲都引导他学习专业以外的基础理论,甚至亲自为他讲解《群论》《量子物理》等课程。

游雨蒙在南京大学电子系度过了大学时代。在众多课程中,最让他难忘的是一节高频电路课。在那节课上,陈孝贞教授说,中国需要从国外进口很多芯片,然而国外出售给我们的都是“门槛”很低的民用芯片,商用、军用的芯片根本买不到。游雨蒙说:“那一天,我第一次感觉到,我将来也许可以在科研方面为祖国做点什么!”

从此,他有了自己的小目标:毕业以后要出国学习先进技术。2005年,游雨蒙出国求学,从新加坡国立大学、南洋理工大学到美国耶鲁大学、哥伦比亚大学。无论身在何处,他都有一个坚定的信念:学成之后,一定要回国。

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扎实前行、耕耘不辍

2005年,游雨蒙获得新加坡国立大学硕博连读奖学金,后又转入新加坡南洋理工大学,师从申泽镶教授。到了新加坡以后,游雨蒙发现自己的专业背景跟申教授的研究方向有较大差距,他开始拼命地补齐自己的短板,很快进入研究的快车道。

2010年,游雨蒙申请到美国耶鲁大学化学系做博士后,师从ElsaYan教授。初到美国,面对全新的研究环境和陌生的研究方向,游雨蒙感到前所未有的压力。那段时间,他每天工作到深夜,凌晨12点离开实验室成了“家常便饭”。

在耶鲁的第一个实验“光学非线性微乳状液”实验就给他来了个结结实实的“下马威”。实验失败后,游雨蒙丝毫没有怨天尤人,他一步步地筛查实验过程中可能存在的问题,找到问题的症结——实验仪器的洁净程度不够,导致样品变性。从此,他每次实验前都做特别细致的准备,往往为了一天的实验,花4天甚至更多的时间做准备。

在准备实验的日子里,游雨蒙需要不停地刷瓶子、配溶液。一个“光学非线性微乳状液”实验,游雨蒙差不多洗了2000多个瓶子。

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从耶鲁博士后出站后,游雨蒙去哥伦比亚大学做了3年博士后。他在哥大的导师是犹太裔的TonyHeinz教授,这位教授的名字在世界二维材料和凝聚态物理领域如雷贯耳。受Heinz教授的影响,游雨蒙更加刻苦。在哥伦比亚大学的3年时光,他的节假日几乎都是在实验室里度过的,连元旦也不例外。

2014年,在TonyHeinz教授的一再挽留之后,游雨蒙还是坚定地回国了。当时,他面临很多选择。在和熊仁根教授交流之后,游雨蒙下定决心来到东南大学。

慧眼识才的熊教授爽朗直言:“研究分子铁电不单需要化学知识,也需要物理知识。到我这里来吧!我缺的,你有。你缺的,我这儿都有!”

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在外人看来,游雨蒙特别幸运。36岁的年纪,已经在《科学》上发表了两篇论文。2017年,他被教育部评为“青年长江学者”,同期,他还获得了江苏省“杰出青年基金”“双创人才项目”的支持。但是,熟悉他的人都知道,幸运、荣誉的背后,有太多不为人知的付出。

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分子压电材料是游雨蒙的研究方向之一。目前,压电材料在航空航天、超声、医疗、电子信息等各个方面已经获得了广泛的应用。人们希望实现手机、笔记本电脑屏幕的弯折,希望将血压计、B超机做成能穿在身上的“可穿戴器件”。这一切,都对电子元件的微型化、柔性化、轻量化提出了更高的要求。

然而,传统压电材料很难实现这些要求。无机陶瓷材料的压电性能虽好,但其硬度极高,无法折叠。而一般柔韧性好、可折叠的有机高分子压电材料性能却不甚理想。此外,传统压电陶瓷中往往含有潜在的有毒金属。

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2017721日,游雨蒙教授课题组在《科学》上发表了题为《一种具有巨大压电响应的有机-无机钙钛矿铁电体》的论文。这一研究成果不但解决了130年来制约分子材料发展的世纪难题,更是标志着我国在分子材料领域又一次走在了世界前列。

2018年,游雨蒙教授课题组又一次取得重大突破——研制出世界首例无金属钙钛矿型铁电体。713日,相关研究结果以《无金属三维钙钛矿铁电体》为题被《科学》杂志在线发表。

《科学》杂志早在2002年就预言过无金属钙钛矿材料的种种新奇特性。其中,明确提出了利用手性分子组装具有手性对映体的无金属钙钛矿材料。

课题组利用带电分子集团取代无机离子,成功地制备出了一大类共计23种全有机新型钙钛矿材料。其中,共有17种材料显示出了良好的铁电性。值得一提的是,团队合成了2种材料的左手对映体、右手对映体及其外消旋化合物,并进一步证明了它们的铁电性。此前,这样左手性、右手性和无手性化合物同时具有铁电性的情况,在国际上从未有过报道。

这一研究成果将十余年前的预言变成了现实,为钙钛矿这一重要的材料家族增添了新的成员,同时也为铁电材料的研究带来了新的思路和方向。

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高大英俊、年富力强、科研出色,还热爱跑步、健身……正如学生所讲,游老师满足了他们对一位好老师的所有想象,但他并没有“恃宠而骄”,而是踏踏实实做科研,“牛”而不骄、平易近人,身体力行地诠释着东大人“止于至善”的精神。

 


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