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“宝钢优秀学生奖”获得者张盈:“高压”之下的突破

发布日期:2021-05-14     作者:吉林大学报研究生记者 李智颖 孙红梅      编辑:张雨     点击:

吉林大学物理学院博士生张盈是2020年度“宝钢优秀学生奖”获得者。她为第一作者撰写的文章曾在《美国化学学会杂志》上刊登。这是一篇反常力学领域的学术文章,作者所在团队设计、发现了一种具有负体积压缩性的新型共晶材料。文章一经发表便引起业界学者的浓厚兴趣,影响因子达到14.612,并被编辑选为特色文章进行了亮点介绍,审稿人也认为这一发现是反常力学领域的“突破性进展”,将为深海技术、人造肌肉等领域的研究提供创新支持。这一切都源自于张盈对科研心无杂念的坚持以及她对物理学科的无限热爱。

张盈的父母都是小学老师,良好的家庭氛围让张盈在爱里成长,也在爱里成才。高中时期,张盈便喜欢上了偏重理解与分析的物理学科。高考后,她义无反顾地选择了吉林大学物理学院,并凭借优异的成绩被录取。大学生活简单而充实,物理专业的课程难度很大,课业压力繁重。张盈每天的路线图基本上是宿舍、食堂、图书馆三点一线。大三下学期,张盈和周围人一样,面临着读研还是工作的人生抉择,她找到了吉林大学超硬材料国家重点实验室主任,也是她后来的导师刘冰冰。与刘冰冰老师的第一次见面给张盈带来了深深的触动,想象中高高在上的学术“大咖”,温柔亲切地询问她的兴趣爱好,与她讨论专业前景、研究方向。折服于刘冰冰老师深厚扎实的学术底蕴以及平易近人的人格魅力,张盈决定投入师门,申请硕博连读,加入超硬材料国家重点实验室。

吉林大学超硬材料国家重点实验室是我国唯一以高压科学与超硬材料为主要研究方向的国家重点实验室,是我国重要的超硬材料和高压研究基地。自1989年成立以来,在超硬与新型功能材料的高温高压合成、超硬多功能薄膜材料以及高压对物质结构和性质的影响与高压相变等领域取得了诸多优秀研究成果。张盈将科研方向瞄准了实验室发展时间最长、底蕴最为深厚的碳材料,从事其在高压下的结构变化研究。

实验需要搭建金刚石对顶高压装置。将两颗半克拉左右的金刚石顶端切割至微米级别,把设计好的同为微米级别的共晶材料填充在两颗金刚石的顶端之间,施加高压,测量材料的高压原位光谱,分析其结构及性质变化。整个过程肉眼条件下无法完成,需借助显微镜,实验精度几乎等于一场外科手术。由于实验操作难度较高,为了能早日开展研究,张盈从大三开始便来到实验室,跟着师哥师姐学习相关实验操作,反复练习实验操作要点、难点。

实验材料的选择与设计也要经历一个漫长的筛选过程。通常的材料在高温高压等极端条件下体积会缩小,极少数材料会产生膨胀,这一现象被称为负体积压缩。虽然部分学者已经发现了几种在极端条件下能够产生一维或二维膨胀的材料,但是梦寐以求能产生三维膨胀现象的材料一直没有进展。张盈要做的就是要在数以千计的材料中,选择、设计、组合成可能具有负体积压缩性的共晶材料,并用实验加以验证。

交叉学科的研究方向需要研究者掌握物理、化学以及材料领域的知识。为了尽快夯实自己的专业知识,张盈一头扎进书堆里。实验每涉及一种新材料,她就会把相关的权威书籍和学术文章统统找来,仔细研读。过程中需要查阅大量外文文献,十分吃力。她沉下心来,一个词汇、一个句子地去翻译攻克。“为了看懂,心里有底一点,八九千词的论文我会通篇都看。”熟能生巧,张盈渐渐摸出了窍门,从起初一周只能看一篇外文文献到现在每天看几篇也轻车熟路。厚积才能薄发,读书、看文献、做实验,5年时光一晃而过,扎实漫长的前期准备,为她后续的研究铺平了道路。

基础科学研究投入周期长、实验难度高,每周雷打不动6天的“早八晚十”,一年300多天都在实验室度过,渐渐成为了张盈的生活常态。有时为了完成实验操作和数据记录,离开实验室走出唐敖庆楼时,天空早已泛起了鱼肚白。感到疲惫和压力时,她的身边那群积极、温暖的师长、同学、伙伴,都会给她鼓励。“盈盈,你很聪明,要相信自己!”每当想起姚明光老师的话,张盈心里都会重新燃起希望和勇气。为数不多的课余时间里,导师刘冰冰会带着实验室的同学们去打打球、跑跑步,既锻炼身体又释放压力。张盈很享受运动的过程,每次从球场回来,她都会感觉轻松很多。每周一次的组会,大家会分享自己一周的研究成果,张盈会认真聆听他人的观点与成果,激发自己的研究灵感,这种学术上的交流、共享让张盈十分受益。三位室友也是同一个实验室的博士生,她们在科研上相互帮助、生活上相互鼓励……身边的人让张盈感受到了浓厚的学术氛围和人情味,也让她以更为积极坚定的心态投入科研工作。

5载寒暑,1800多个日夜,张盈都是与书籍和实验为伴的。天道酬勤,研二的一个上午,张盈像往常一样埋头实验,近百次尝试、失败、重新开始,这样的经历早已帮她磨练出了一颗平常心。可这次实验数据分析的结果却让她不由得心跳加速,由金属富勒烯和高含能立方烷组成的共晶材料,在高压之下产生了三维膨胀!这是成功了?许是等待了太久,连张盈自己都不敢相信,脑袋有些发懵,她揉揉眼睛再次确认,随后小跑着去找导师汇报。当导师说出“可以”的时候,张盈悬着的一颗心终于落地,“那种喜悦大概就是,以前有多少付出,当时就会有多么开心!”可这只是阶段性的成功,暂抚激动的情绪,张盈开始冷静思考接下来的问题:实验数据是否完整、有说服力?还需要进行哪些辅助实验来支撑结论?论文要如何构思、写作……又是一年时间,论文终获发表,张盈多年的努力得到了认可。

科研是一场持久战,其中的艰辛张盈已用5年时间领略,但其内心依旧坚定:“在做科研的时候,只有我和实验,我喜欢这种纯粹、踏实的感觉,未来我将在科研的道路上继续走下去。”

(文/吉林大学报研究生记者 李智颖 孙红梅)

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