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发现秘密,科学家永远的喜悦
2017-01-10 11:15:43 编辑: 妇联宣传部

发现秘密,科学家永远的喜悦

走在清华大学白杨荫蔽的主干道上,周树云很可能被认成一个普通的大学生。而1979年出生的她已是清华大学物理系的副教授,主导一个有十多位博士生的实验室,脸上却依然挂着羞涩纯净的笑容。一提到专业内容“石墨烯”、“拓扑半金属”,她眉眼都笑出一道弯,双眸倏忽闪亮起来,仿佛孩子看到玩具那一瞬间的兴奋。

发现秘密,科学家永远的喜悦

研究“石墨烯”如堆乐高一般有趣

“首次在实验上实现了破坏洛伦兹不变量的第二类外尔费米子形成的费米弧;直接观测到石墨烯/氮化硼范德瓦尔兹异质结构中的能隙和第二级狄拉克锥,揭示了超晶格周期势造成的空间反演对称性破缺对电子结构的影响……”这是周树云为参加2016年中国青年女科学家奖评奖而提交的研究成果介绍。1229个字的说明,普通人能够看得懂的字词没有几个——也许,物理学作为研究物质最一般规律和最基本结构的学科,是只有牛顿、爱因斯坦和霍金那样的绝世天才才能触碰的领域。

然而周树云这个曾经腼腆内向的中国姑娘却一路走到最前端。

2002年从清华物理系毕业,她去美国加州伯克利大学攻读博士学位,并在伯克利国家实验室以项目科学家身份工作了五年。这期间,她在物理学界率先发现并研究了“石墨烯”这个二维材料中的“明星”,由于该物质有很高的电子迁移率,被认为有望替代硅作为新一代电子元件。周树云也因此成为国际物理学界冉冉上升的新星。

在中组部“青年千人计划”的召唤下,周树云2012年回到母校清华大学,并很快晋升为副教授,成为中国物理学界最年轻的女科学家之一。十余年的科研生涯,她共发表论文35 篇,其中《自然》、《自然物理》等国际顶尖学术杂志就有七篇,目前论文被引用数三千余次,单篇论文被引用数高达一千二百余次。这一数据有多厉害?《中国科学院刊》曾发布过2003年中国科技信息研究所的统计结果,那一年中科院物理所国际论文被引用“取得787篇/2052次的好成绩……”周树云这篇被千余次引用的论文可称为她那个领域开天辟地的奠基之作,具有划时代意义。

普通人觉得枯燥深奥的物理研究,在周树云眼里却是一条无比欢乐幸福的道路,“你做的事都是别人没有做过的,特别有成就感。”公号知社学术圈一篇文章将周树云的研究领域形容为乐高积木,“对物理和材料学家来说,自然界中的二维材料就是极好的乐高积木块;把不同的二维材料通过弱范德华作用力(存在于中性分子或原子之间的弱相互作用)堆叠在一起形成的‘范德华异质结’,就是他们眼中最有趣的乐高作品,也是带给他们无穷研究乐趣的‘新大陆’。”

周树云认为,内心的驱动力,才是一个人能在科研领域前进的关键。

发现秘密,科学家永远的喜悦

0到1之间每个小进展都是惊喜

红砖灰瓦和密布的爬山虎,让清华大学物理楼越发显得古朴,楼内却塞满了各类世界最先进的设备。周树云和学生们的实验室就位于一层拐角。推门进去,地上数十根电线光缆和管道盘根错节织出一张网,直通向两米多高的数据分析器。各种轮盘手柄仪表盘犬牙交错地伸展出来,一旁是穿着白大褂戴蓝色塑胶手套的学生,让小小的屋子里充满科幻味道,空气仿佛随时会抖动起来,扭曲时空。

周树云就是在这里密切关注着十几个学生的研究方向,每周指导他们实验操作、讨论数据进展。基础科学的研究是漫长、重复而枯燥的,有些课题要持续数年,光是实验样品的制造就要改变百千个条件寻求最佳方案。然而对周树云来讲,“坚持”这个词从来都不困难,因为总是能看到一个又一个小惊喜。“从0到1之间,从来不是简单的从无到有的过程,还有0.001,0.002啊,每一个小进展都会带来成就感。”

最近几年取得突破性进展的石墨烯/氮化硼异质结的课题就是如此。第一批数据证实了她和学生们的猜想,但数据质量却不理想,她带领学生进入第二阶段攻坚,即提高样品的质量和洁净程度。整整一年,他们在国外的同步辐射光源协助下先后制备和测量了几十个样品。每一次实验,周树云都会通过越洋电话和学生详细沟通数据。将物质做成单层原子的二维样品并不容易,大小、质量、电极材料的选择、净化处理的温度和真空环境……实验过程充满变量,而困难在一次次尝试中逐个击破。

一年后的春天,在经历几十次失败后,那天,学生王二印激动的声音从电话里传来:“周老师,这次的实验结果很好,我们终于找到了!”沙漏型数据图清晰地显示出石墨烯/氮化硼异质结的能带结构,大家在二维材料的新大陆上实现了首次“登陆”。

相较于成功,科学实验的过程伴随失败的时刻恐怕更多一些,但周树云却少有沮丧,哪怕做了几个月甚至几年的课题,因为思路不对或者实验条件不允许而被迫放弃。“我想要实践的想法还有很多啊,这个不行,就做其他的嘛!”放弃的那一刻她甚至连纠结都没有:“纠结说明你还有努力的空间,但我每一步都深思熟虑过,竭尽全力了,条件真的不允许,有什么可纠结的呢?”

这是科学家必备的特质——不容易被困难打倒,而每一个瞬间的小成功都能成为激励的力量。“如果总是被所谓的挫折折磨,可能早就放弃这一行了。”周树云欣喜地从她的学生身上看到了这种“自娱自乐”的精神。那些熬夜的年轻人,早上从实验室出来,依然满脸兴奋。她让他们去休息,学生们回答:“周老师我们真睡不着,太兴奋了!”

做科研并不是什么另类选择

在清华大学读本科时,周树云班上的男女比例是8比1,作为女生,她是物理系绝对的“珍稀动物”。临近毕业,她想读博,朋友劝她,“别啊,那不成了非男非女的‘女博士’了!”社会舆论隐约地在给女性划定着各种边界。

后来申请到了更具挑战性的机会——去美国伯克利大学读博士,周树云发现,在那里,根本没人在意她的性别。继续前行在科研领域,有的研讨会几十位嘉宾只有她一位女性,一样不觉得有什么“异样”。她的导师就是一位自信满满、成绩斐然又生活惬意的女性,给了她很棒的参考,“一个人选择的工作道路跟性别有什么关系呢?不是应取决于性格和志趣么?”人们对差异化选择的恐惧,或许源于信息的匮乏,如果大家有更多机会看到奋斗在科研一线的女性,“见多了自然就习以为常,可能会消除女性在工作选择上的顾虑。”

“女博士”周树云在情感上并没有遇到“高处不胜寒”的尴尬,却早早收获了爱情。他是她的大学同班同学,当年,她在美国读博士,他在国内读硕士。婚后先生也前往伯克利大学深造,他们在加州共同生活了十年后,双双回到清华物理系。

周树云说,找同行做老公的感觉很棒,因为相互理解的程度深,一切皆明白,一切皆体谅。甚至在对孩子的教育问题上都少有分歧——要激发儿子内在的驱动力,遇到困难才不会轻易退缩。所以,两人都赞成让儿子找自己喜欢的事,做自己喜欢的事,然后鼓励他坚持。比如,儿子每个月都要去一次科技馆,还喜欢下国际象棋,爸爸妈妈总有一个人会抽出时间陪伴。

当一些同龄人进入中年迷茫期的时候,周树云却觉得现在是最好的状态——与曾经的懵懂迷茫相比,她现在更加明确自己的方向、能力和目标。岁月并没有在她脸上留下太多印记,阅历却为她带来了成熟与笃定。

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