甘坐“冷板凳” 敢啃“硬骨头”

熊仁根正在指导他的团队成员做实验。东南绘图大学

■我们的通讯员翟和，我们的通讯员王志康

十多年来，东南大学熊仁根教授领导的“有序材料科学研究中心”团队为“板凳”热身，创造了中国分子铁电基础研究领域的奇迹，使东南大学成为国际分子铁电研究中心。今年1月获得的2017年国家自然科学奖二等奖可以说是该团队成就的最佳范例。

事实上，在此之前，熊仁根团队已经取得了令人瞩目的成就:在*国际期刊上发表了30多篇论文，其许多成员还在*国际期刊上担任分子铁电研究领域的评审员。2013年和2017年，他们分别在《科学》杂志上发表论文，确立了他们在分子铁电研究中的学术领先地位。

那么，这些成就背后的故事是什么？

从零开始，我们可以一起克服困难。

说到分子铁电体，我们必须提到铁电体。它是指一种在一定温度范围内自发极化可控的特殊功能材料，广泛应用于存储、检测、光电等领域。熊仁根团队的研究对象是由小分子有序排列组成的分子基铁电体。由于其独特的性能和优点，它有望成为传统无机铁电体在薄膜、柔性和环保方面的有益补充。

“我们的技术可以将铁电材料从传统的无机材料转变为有机材料，使材料变得更加可能和灵活。”队员叶琼说。

创新驱动发展，而基础研究是创新的驱动力。

在熊仁根看来，在基础研究的过程中，一定要有“坐冷板凳十年”的精神，因为在科学研究中没有“超越”。我们需要的是确定一个方向。不要忘记你的主动精神可以忍受孤独，坚定和勤奋，以便做好研究和知识。

自20世纪90年代以来，熊仁根一直从事分子铁电体的研究，范围从非中心对称配合物到分子铁电体。2006年底，在他来到东南大学之前，该大学还没有相关机构来研究分子铁电性。正是在他的领导下，“有序材料科学研究中心”成立了。从那以后，东南大学在分子铁电领域的研究开始了从无到有、从无到有的飞跃。

人才是基础研究和原创创新的关键，但在实验室建立之初，由于我国学科基础薄弱，研究难度大，实验室无法招收足够数量的研究生，这使得研究团队的组建极其困难。然而，在东南大学的帮助和团队成员的坚持下，“有序材料科学研究中心”克服了一切困难，逐步收复了分子铁电研究的处女地。

十多年来，这个团队一直在不断充实。目前，江苏省有长江学者特聘教授1名，国家杰出青年基金获得者2名，国家“973”计划首席科学家1名，国家杰出青年基金获得者2名，新世纪人才2名，特聘教授1名。依托物理、化学、材料等交叉领域，逐步形成了以中青年教师为骨干，分工明确，优势互补，具有国际影响力的学术团队。

十年后，一把剑开始变成金子。

科学研究的道路从来都不是一帆风顺的。在过去的十几年里，熊仁根团队经历了许多磨难，最终实现了其在分子铁电研究领域角色的转变，从追随和奔跑，再从奔跑和奔跑走向领先。

一方面，团队改进了原有的传统工艺；另一方面，它自己做，从头开始搜索。

目前，传统的无机陶瓷铁电体应用广泛。尽管这些材料具有优异的性能，但是在它们的使用和生产中仍然存在一些限制。为了使分子铁电材料充分发挥其优势，成为传统无机陶瓷的有益补充，熊仁根团队率先利用变温的二阶倍频效应来判断铁电相变的发生，并总结出一套更有效的寻找分子铁电体的“半经验”方法。利用这些新的方法和手段，他们发现了一系列不同于传统无机陶瓷铁电体的新的分子铁电体。

更令人兴奋的是，该团队发现的二异丙胺氯化物和溴化物的自发极化和相变温度可以与钛酸钡相媲美。这一重要进展是朝着分子铁电体实际应用迈出的关键一步，克服了目前普通含铅陶瓷铁电体生产过程中的能耗和环境污染问题。

总的来说，性能良好的分子铁电体具有更优越的特性，使其能够有效地取代有机电子器件中的聚合物铁电体，有望取代或补充现有的无机铁电体。此外，分子铁电体具有无机陶瓷铁电体所不具备的一些独特性质。这也是自第一批铁电体发现以来的100年中，分子铁电体的相变温度和饱和极化值首次达到陶瓷铁电体的水平。

2017年，经过10年的“磨砺”，该团队在寻求多极轴向分子铁电体、铁电薄膜的应用研究和高电压常数材料的研究方面取得了重要进展和突破，克服了由于大多数分子铁电体是单轴铁电体而导致的这类铁电体在器件技术中应用的局限性，并在《科学》杂志上发表了部分研究成果。

然而，在这一系列探索中遇到的困难不应该被低估。基础研究的难点在于材料的性能难以预测和控制。队员张文打了个比方:“这就像筛选药物一样。在药物用于人体之前，很难预测其疗效。”

因此，在成千上万的合成原料中，只能筛选出几十种具有铁电性能的优良材料。这个过程可以被描述为“把所有疯狂的沙子吹成金子”。然而，在这些具有铁电性能的材料中，有必要重新筛选、改进和优化性能，最终使所有指标达到要求。

然而，令人欣慰的是，过去十年积累的经验和数据缩小了后续研究的目标范围，不仅提高了成功率，而且节省了时间，可以说是团队的又一次“成功”。

勇敢攀登高峰永无止境。

经过十多年的艰苦发展，熊仁根团队获得了国际认可和钦佩。许多权威期刊文章和众多奖项的发表，证明了新型分子铁电材料的强大发展前景，并为其在未来社会生活中的广泛应用打开了大门。

然而，这一成就不是暂时的运气，而是一种“持续的”成功。东南大学“有序材料科学研究中心”有以下两个座右铭:目标远大，兴趣盎然地探索知识，超前思维，持之以恒，攀登高峰。这也是团队所有成员从事科学研究的标准。

在现阶段，虽然新的分子铁电材料仍然基本上应用于基础研究，该小组一直在努力“将研究转移到应用”

熊仁根表示，未来，该团队“将致力于存储、检测和能量转换等应用，并将遵循双稳态和压电特性等功能特性”。同时，结合团队成员大规模多学科交叉的背景和优势，“从分子设计和可控合成出发，通过化学、物理、材料、电子等多种手段探索新型分子铁电体的应用，努力拓宽其应用前景，提高其应用潜力，降低应用成本和难度，真正将分子铁电体推向实际应用”。

“我坚信，我们正在做的事情可能会在未来十年、二十年甚至三十年给我们的生活带来巨大的变化。”张文说，随着团队的努力和科技的进步，新型分子基铁电材料将逐渐进入日常生活的各个角落。每个普通人都能感受到这种高新技术带来的便利，并体会到“科技让生活更美好”的真正内涵。

《中国科学报》(2018-02-27，第8版)