2020年,我加入了英才計劃,在1年多的學(xué)習(xí)和研究中,我不僅學(xué)到了知識和方法,還真切體會到了科研工作者在研究中經(jīng)歷的艱難,以及一次次失敗后的失落與獲得成功時的喜悅。
越了解,越渴望
2020年11月,通過學(xué)習(xí)成績和各項能力的嚴(yán)格篩選,我一路過關(guān)斬將入選了英才計劃候選人名單。在準(zhǔn)備面試時,越是了解,就越體會到這次科研活動的不凡之處:各大名校都為該項活動投入了大量的師資,讓還在高中學(xué)習(xí)的我們擁有了與資深學(xué)者一起學(xué)習(xí)、獲得他們指導(dǎo)的寶貴機會。抱著一定要入圍的決心,我認(rèn)真準(zhǔn)備,研讀了大量物理學(xué)科方面的學(xué)術(shù)文章和最新的物理資訊,撰寫讀書筆記,并多次向?qū)W校物理教師請教。經(jīng)過認(rèn)真準(zhǔn)備,我在面試中表現(xiàn)優(yōu)異,最終贏得了導(dǎo)師的認(rèn)可,成為了北京大學(xué)物理學(xué)院重離子物理研究所博士生導(dǎo)師趙子強研究員的學(xué)員。
初遇挫折,依然向前
入選英才計劃后,我選擇“核孔膜”作為研究方向,導(dǎo)師和學(xué)長為我制訂了詳盡的研究計劃,讓我能在不耽誤學(xué)習(xí)的情況下充分利用時間,全身心投入到科研活動中。我倍加珍惜這個千載難逢的學(xué)習(xí)機會,下定決心一定要完成好這次的學(xué)習(xí)任務(wù),為英才計劃交上一份滿意的答卷。
研究剛開始,我只會通過百度百科等網(wǎng)站了解核孔膜,是導(dǎo)師和學(xué)長教會我利用中國知網(wǎng)和鏡像等方式查閱資料,大大提高了研究效率。在研究過程中,我會將平時查閱論文時遇到的問題記錄下來,1 周向?qū)熣埥? 次,每次導(dǎo)師都會耐心地為我答疑解惑,為我敞開知識的大門。在思考如何將核孔膜與可佩戴汗液式傳感器結(jié)合時,我遇到了很多問題,研究有些停滯不前,導(dǎo)師百忙之中抽出時間對我進行了詳細(xì)的指導(dǎo),一步步引導(dǎo)我、幫助我,讓我看到了繼續(xù)研究的曙光。但打擊還是不期而至,由于知識水平和研究條件的限制,不能將這個項目繼續(xù)進行下去,雖然感到十分挫敗,但我并沒有放棄。在導(dǎo)師的建議下,我決定重新開始,開啟對石墨烯的研究之路。
鎖定石墨烯
第二次的研究課題雖然起步有些晚,但由于研究方向與知識水平匹配,比第一次快了很多。有了之前查閱資料的經(jīng)驗,我很快便充分了解了石墨烯的相關(guān)知識,有了大量理論知識的積累后,便開始了在實驗室中的研究。
我選擇化學(xué)氣相沉積法(CVD)進行石墨烯生長,化學(xué)氣相沉積法在Cu 等金屬上生長良好。然而,這種方法受到內(nèi)在因素的影響,要投入應(yīng)用必須經(jīng)過冗長而混亂的轉(zhuǎn)移過程。為了進一步將石墨烯與靶標(biāo)結(jié)合,我試圖繞開復(fù)雜的轉(zhuǎn)移步驟,希望能在絕緣襯底上直接生長石墨烯。最終,我選擇石墨烯玻璃進行實驗。在玻璃的選擇上,考慮到石英玻璃造價昂貴,不貼合實際生產(chǎn),同時會出現(xiàn)石墨烯成色不好的問題,因此,盡管普通玻璃在高溫環(huán)境下會熔化,我還是決定用它進行嘗試,并最終確定了研究課題——在熔融玻璃表面石墨烯的制備和表征。
在7月底的英才計劃中期匯報上,我詳細(xì)介紹了石墨烯的特點、性質(zhì)和在實驗室中制備石墨烯的設(shè)備,以及目前取得的階段性成果。記得當(dāng)時通知我具體匯報時間時,我已經(jīng)確定了暑假出行計劃,出行時間正好與匯報時間沖突,但我沒有放棄的打算,依然認(rèn)真準(zhǔn)備,用2 部手機在火車上完成了視頻匯報,真是一次難忘的經(jīng)歷。
堅持就是勝利
在實驗過程中,我遇到了2個問題:第1 個是在熔融狀態(tài)下玻璃產(chǎn)生了表面張力,導(dǎo)致石墨烯生長在1個球體或半球體上,無法將它應(yīng)用到實際生產(chǎn)中;第2 個問題是使用化學(xué)氣相沉積法(CVD)生產(chǎn)石墨烯需要900~1000℃的高溫,受制于普通玻璃的性能,生長完石墨烯的玻璃在退火過程中常常出現(xiàn)開裂的問題。為了解決這2 個棘手的問題,我不斷地在各個網(wǎng)站搜集資料,一有時間就去實驗室做實驗。導(dǎo)師手把手地帶著我進行操作,為我講解實驗儀器的工作原理,原本枯燥的研究在他的講解下變得生動起來。經(jīng)歷半年多的研究后,最終圓滿地解決了這2 個問題。后期,在對研究成果進行梳理后,對所做項目的理解程度得到了進一步的提升。
英才計劃帶給我多方面的成長
在英才計劃臨近尾聲時,通過選拔,我申請參加了國際交流遴選的答辯。我準(zhǔn)備了全英文的課題介紹論文和PPT,盡管高二學(xué)習(xí)任務(wù)非常繁重,我還是利用一切有限的時間,一遍遍地練習(xí)著全英文的答辯內(nèi)容。答辯結(jié)束時,3位答辯組成員提了很多專業(yè)問題,我都對答如流,最終得到了大家的一致認(rèn)可,被評價為“非常好”。那一刻,我激動得眼淚都要流出來了,1年的努力沒有白費,終于得到了專家的肯定。
英才計劃帶給我的成長是多方面的,除了在研究領(lǐng)域?qū)W習(xí)到了大量的理論知識和實驗操作本領(lǐng)外,我還掌握了開展科研的流程:提出問題—了解國內(nèi)外研究狀況—界定課題和研究目的—確定研究步驟與方法—開展預(yù)實驗—開展正式實驗—反思。在這些步驟中,除了提出問題,導(dǎo)師告訴我最重要的一步是設(shè)計實驗,許多科研成果并不是在實驗中得到的,而是在不斷地反思、構(gòu)想和設(shè)計實驗中取得的。通過英才計劃,還讓我認(rèn)識到了科研中的學(xué)習(xí)與高中課程學(xué)習(xí)最大的區(qū)別:研究人員需要從海量的文獻中總結(jié)出一套自己的邏輯,而不是對書本的生搬硬套。
高興
2021級英才計劃物理學(xué)科學(xué)員
就讀于北京市育英學(xué)校,師從北京大學(xué)趙子強教授。在英才計劃學(xué)習(xí)期間,刻苦認(rèn)真,利用學(xué)業(yè)課余時間完成了研究課題“在熔融玻璃表面石墨烯的制備和表征”,通過理論學(xué)習(xí)和實驗,圓滿完成了課題,實現(xiàn)了英才計劃的培養(yǎng)目標(biāo)。