周刚:创新求实 享科技之光
2013-06-26 17:12:44   来源:   评论:0 点击:

他,2000年本科毕业于南昌大学化学系;2005年博士毕业于中国科学院长春应用化学研究所高分子化学与物理专业;2006~2009年,在德国马普高分子研究所从事博士后工作,2008年获德国洪堡奖学金;2009年,以副教授身份进入复旦大学先进材料实验室新能源研究院工作,主要从事有机/高分子光电功能材料,特别是光伏材料的制备及性能研究工作,已发表论文30余篇。成长之路上,他一路探索,一路前行,用智慧与汗水撷取科海的浪花。他就是复旦大学先进材料实验室副教授周刚博士。

幸遇良师做科研
也许每个人在不同的人生阶段都会遇到那么几位对自己影响至深的人。当年,攻读博士学位的青年学子周刚,正是在中国科学院长春应用化学研究所的王利祥研究员和耿延候研究员的带领下走进了神奇的科学世界。导师们严谨的科学态度、开拓性的思维方式和积极进取的精神都使他受益匪浅,并对科学产生了浓厚兴趣,打下了坚实的基础。
如果说是研究生导师把他领进了科学大门,博士后导师则是将他带进了科研的殿堂。进入德国马普高分子研究所求学,周刚遇上了人生路上的又一位好导师——Klaus Müllen教授。虽然教授已经年过花甲,并身兼德国化学会主席一职,却永远是把最多的精力都投入到科学研究和学生培养之中。他对科学孜孜不倦的态度和对工作持之以恒的热情,鼓舞着周刚将科学研究作为自己的毕生事业。
 
勤向创新为发展
创新是科研的灵魂。为不断取得全新突破,周刚总是竭尽所能。
新型有机单分子导线是周刚参与研发的重要项目之一,他与美国亚利桑那州立大学的陶农建教授在这一项目上开展了长期的合作,向这类新产品发起了挑战。比如,他们设计并制备了一种基于梯形五联苯的有机单分子电阻丝,这类材料具有完全平面的结构,因而π轨道电子云与金电极之间存在电荷耦合效应。而改变电极与导线之间的夹角,就可以得到不同大小的电流。为此,他们利用扫描遂穿显微镜STM-BJ联用技术,将单分子置于两个金电极之间,连成回路,通过改变分子相对于电极表面的倾角,得到连续可变的电导率,电导率随着分子和电极之间距离的缩短而增大。这种对电阻的改变是在单一分子内,不需要改变导线的长度以及与电极的连接点,因此,实现了利用单分子导线控制导电性能的方法,成功地实现了有机单分子导电性的连续可调。一方面,这种电阻可调的分子导线为设计制备功能更为复杂的材料提供了指导,另一方面,这种单分子导线可能在将来用于制备纳米分子级电子芯片,提升电子芯片的集成度,从而提高电子芯片的运算速度和能力。这一研究成果最终发表在Nature Nanotechnology(《自然·纳米技术》)杂志上。
新型有机染料敏化太阳能电池是周刚另外一个重要研究方向。在德国工作期间,他就参与了和巴斯夫公司联合研发染料敏化太阳电池项目的研究工作,并在光敏染料的设计和制备工作领域取得一定进展。
进入21世纪以来,能源问题日益成为未来50年人类面临的首要问题。一方面表现在常规能源日益匮乏,另一方面,化石能源的开发利用带来了一系列问题。而太阳能作为一种可再生能源,具有无污染、取之不尽、用之不竭、安全可靠和不受地理环境制约等优点,已经受到了越来越广泛的关注和重视。因此,科学家们对高效廉价太阳能电池的研究工作从来没有停止过。近年来,日本和欧盟数个成员国都相继推出染料敏化太阳能电池产品,特别是日本还成立了上市公司。“我国在该领域的科学研究工作虽然起步较晚,但是在一批批学者的带领下,目前的研究水平也已达到世界一流水平。但是,相比于科学研究的迅速发展,染料敏化太阳能电池在我国的产业化则显得十分冷清,基本没有成规模的企业和产品。因此,一方面,我们仍要加大投入,但同时也需要避免过度开发,避免像硅电池行业出现的产能过剩现象。”周刚如是说。
围绕提高太阳能电池的效率和稳定性,周刚和课题组成员在国家自然科学基金委等部门的支持下设计了一系列的新材料、新结构,力图考察材料结构与电池性能之间的构效关系,从而为进一步优化分子设计做指导。目前,他主持有国家自然科学基金青年基金项目1项和国家自然科学基金项目1项。2011年,他获得上海市“浦江人才计划”(A类)支持;2012年,获得复旦大学“卓学人才计划”支持。同时,他还参与了科技部973重大研究计划、国家自然科学基金重点项目以及江苏省产学研究重大项目等。
 
勇立潮头奔向前
多年的探索,让周刚形成了自己在科研领域的特色,在光电材料领域的成果可圈可点。针对各种光电功能材料,他敢于向超高难度的合成方法挑战,制备了多种大尺寸一维纳米线和三维纳米球光电材料,比如,他制备了当时世界上最长的单分子导线,并且还发现较长的单分子导线反而比短的分子导线具有更高的电导率,因为在纳米尺度,二者的导电方式不一样;又比如他还制备了当时世界上体积最大的磷光材料分子,并探讨了分子尺寸与发光性能间的关系,这些结果都为他人设计光电功材料指引了方向。
立足科研前沿,不断跨越发展,周刚对科研创新总是充满激情。他说,“创新是科研发展的关键,只有不断创新,才能与时俱进,才能使我们立足于世界前列,才能不断地推动科学向前发展。创新是在一定的积累的基础上的,是诸多因素聚合后产生的突变,在天赋与勤奋的基础上,科学而正确的思路起着关键性的作用,应大胆假设,小心求证。当然,创新还需要一个自由探索的宽松的科研环境,这样才有利于创新的开花结果。”
科研成果的产业化是对科研成果的肯定,能体现出该成果对社会的贡献程度,产生良好的社会经济效益,是评定科研成果价值的可靠标准,科研成果在产业化的过程中,会存在很多事先无法预料或者考虑不周全的问题,如方法、材料、实现途径等等,在付诸产业化的过程中也是让科研成果升华的过程。为此,他已申请中国专利10项(授权3项),国际PCT专利1项(已授权)。在他看来,专利的申请可以让科研人员利用法律武器保护自己的科研创新,防止科研成果的流失,同时,科研人员可以通过申请专利的方式来占据新技术及产品的市场空间。
还有一点值得一提。作为研究生导师,周刚还将自己对科研的理解因材施教地教给自己的学生。在学生培养工作中,他遵循启发性和个性化原则,注重培养研究生的自主创造性及独立思考的能力,给学生自我发挥的余地,因材施教;宽容失败,容许失败,鼓励学生在失败中寻求新思路,肯定学生的进步。他还说,“导师的学术视野、学术眼光、学术思维、学术敏锐能力,甚至是待人接物、生活的理念等,都会对学生产生重要的甚至是终身的影响,这就如同我的导师对我的影响一样。”为此,他总是希望能够以身作则,为学生做出榜样。他经常教育学生,科研人员在求学最初,首先应重视知识的积累,掌握基本的实验操作技能,培养扎实的动手能力,厚积薄发;培养严谨的作风,实事求是的态度,切忌浮躁,脚踏实地;勤于思考,不盲从,不虚行,做好每一次实验;耐得住寂寞,潜心探索,坚持专注,为以后的科研道路打下坚实的基础。
谈及未来的工作,周刚最大的目标就是希望进一步做一些系统深入并具有创造性的工作,做出不同于其他科研工作者的特色,并且把一部分科研工作的成果应用到产业化中,看到真正的社会效益和经济效益。

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