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西安电子科技大学校友王中林与诺贝尔物理学奖 “擦肩”

科普小知识2021-08-05 09:05:02
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10月5日,中国科学家涂有友获得了诺贝尔生物学或医学奖。诺贝尔物理学奖于10月6日宣布,授予亚瑟·麦克唐纳和梶田隆章,以表彰他们对中微子振荡的研究。在今年的诺贝尔物理学奖提名中,佐治亚理工学院的王忠林教授,一位来自陕西浦城的1978级校友和一个乡镇政党,被列入了入围名单。不幸的是,他“错过”了诺贝尔奖。

在国外生活了几十年的王忠林教授在西方学术界取得了丰硕的成果。他被麻省理工学院列为世界上在纳米技术领域做得最好的五个人之一。两年前,他被选为欧洲科学院院士。今年7月,他回到陕西,来到他的母校西安电子科技大学,在多年的分离后,与他的学生交流。

成长:恢复高考后浦城村的第一批毕业生

1961年,王忠林出生于陕西浦城。家里有四个兄弟,父亲是县城的工人,母亲是农民。在20世纪60年代的饥荒期间,王忠林从小身体就不好。在小学和中学老师的记忆中,他总是显得枯黄憔悴。1977年的一天,乡镇中学的老师带来了一份化学试卷。王忠林得了85分,在班上名列第一。直到那天他才知道中国有高考的消息。那时,高中已经两年没有送数学书了。首先,这个家庭很穷。其次,老师们认为学习如何测量土地和识别肥料是可行的。王忠林试图找一本书来读,找一个话题来做。

他参加了1978年的高考,获得了全区最好的成绩。然而,想学习雷达工程的王忠林被分配到西安电子科技大学(前西北电信工程学院)的一个物理教师班。从那以后,他与物理学结下了不解之缘。

"做好准备,机会就会到来。"对于大学水平的学习,王忠林认为有明确的目标是非常重要的。当他进入大学时,他的状态是:数学、物理和化学基础薄弱;我没有学过英语。王忠林为自己设定了一个目标:四年本科学习,每门课程的分数不低于90分。大三时,国家选派了100名中美联合招收的物理研究生。我第一次通过了所有的专业课程,但英语不及格。在剩下的一年里,王忠林几乎把所有的时间都留给了英语。王忠林通过了最后一次考试,是西北五省中唯一的一个。1982年,王忠林来到美国。经过五年的努力,他于1987年被亚利桑那州立大学授予物理学博士学位。从1987年到1994年,他在纽约州立大学罗克克里克分校、剑桥大学爱德华兹实验室、橡树岭国家实验室和国家标准和技术定量局工作。2004年,他被提升为佐治亚理工学院摄政主任教授。

科学研究:“纳米在被称为纳米之前就已经被研究了。”

纵观王忠林的简历,我们可以发现他是纳米技术领域的世界级“伟人”——中国科学院的外国院士、欧洲科学院的院士,以及美国佐治亚理工学院最年轻的终身教授。从1992年到2002年的10年间,他也是纳米技术论文被引用次数最多的25位作者之一。

2012年12月的一天,王忠林收到了一封来自英国的电子邮件。这封邮件告诉他,他被国际知名的英国科学网站“物理世界”评选为“2012年十大科学突破”,获得“自动充电能源包,逐步实现能源生产和储存”。

2005年,为了解决纳米器件的供电问题,王忠林开始研究纳米发电机。一年后,实验成功,并发表在《科学》杂志上。这一成就被认为是纳米技术发展中“从单个器件向阵列器件飞跃的里程碑”。

这种“纳米发电机”可以将微小振动产生的机械能转化为电能,为传感器、探测器等提供能量。王忠林曾经分享了两个关于他研究中“错误”的故事。2005年夏天的一天,王忠林和一名博士生用当时最先进的方法测试了纳米材料的压电系数。这个学生整个夏天都在学习,结果和王忠林预料的不一样。方法错了,假设错了,还是计算错了?当时,王忠林的第一个想法是假设出了问题。他和学生们反复研究和重新计算,最终找到了一个全新的方向:利用纳米材料发电。一年后,王忠林发明了纳米发电机。在此基础上,他还发明了纳米发电机的雏形,它不依靠原子力显微镜,可以连续输出直流电。这为技术改造和应用奠定了理论基础,迈出了关键的一步。“有时你会摔倒,但绊倒你的可能不是砖块,而是一块金子!”

2011年,另一个“错误”促使王忠林的团队开发了一种“柔性摩擦发电机”。2011年3月,以纳米发电机身份工作的学生向他报告说,最近的测试结果与以前不同。以前的测试点只有1V~2V,但有时最近的测试结果可能超过10V。王忠林调查了原因,并很快发现这是由于学生没有包装纳米发电机。然而,这个“错误”让他沉思起来——“这时,教授首先做的不是批评学生,而是更重要的是从这些未知的现象中发现一些东西。”

王忠林和学生们改变了设计计划,并一次又一次地这样做。经过6个月的反复打磨,他们终于发现了一种非常简单但非常有用的技术——摩擦发电。利用这种摩擦来发电,“负效应”带来“正能量”。

王忠林有着探索微观世界的悠久历史。1987年,他的博士论文是关于小粒子的,后来被正式命名为“纳米”。他开玩笑说,他“甚至在纳米被称为纳米之前就研究了纳米”。

奋斗:毕业后继续深造并不容易,而且我在移民方面也遇到了障碍。

毕业后,王忠林面临着新的选择和困难。深造的道路并不平坦。他搬到纽约州立大学石溪分校做博士后研究员。我没想到学校的实验设备和其他条件太差,不能满足他的科研需要。他有写一本书的想法。近50年来,他阅读了非弹性反射领域的所有文献,发现没有系统的工作。他在每篇文章后都做了大量的笔记,为写书做准备。这些笔记仍然被他珍藏,成为他孤独生活的记录。两年后,他完成了他的第一本书《电子衍射中的弹性和非弹性散射》,该书随后由纽约一家著名报纸《全体会议出版社》出版,并被《美国科学家》杂志评为“一部具有杰出成就和巨大价值的经典作品”。

回忆这段经历时,他激动地说,每一步都非常艰难。他做出了别人无法想象的努力。同时,他培养了自己的科研技能,有信心克服困难。王忠林坚定地确立了他的科学道路,并希望在大学教书。虽然他有足够的资格,但他的求职并不顺利,因为他不是来自一所著名的大学,也没有介绍人。他哀叹在美国的第一代中国移民至少面临三个障碍:种族、语言和文化。

王忠林觉得微量分析是为别人做婚纱,没有掌握知识产权,在研究上相对被动,所以他转向了材料科学。1995年,王忠林在佐治亚理工学院材料科学与工程系任教,从事纳米科学研究,并在其科学生涯中推出了一系列重大发现和发明。然而,由于没有专门的实验室,他只能在白天查阅文件,晚上借用别人的实验室。

谈到科研人员应该具备的素质,在与学生交流时,王忠林特别强调独创性、团队精神、学会与他人相处、面对一切时的坚持和乐观。他说,要成为一名学者,首先必须学会如何做人,变得善良、忠诚、礼貌、聪明和诚实。“8C”和“3P”也用于鼓励对科学感兴趣的年轻学生,即委员会、委员会、综合、创造性、合作、交流、完善和完成。以及耐心、坚持和毅力。