2020年,我加入了英才計劃,在1年多的學習和研究中,我不僅學到了知識和方法,還真切體會到了科研工作者在研究中經(jīng)歷的艱難,以及一次次失敗后的失落與獲得成功時的喜悅。
越了解,越渴望
2020年11月,通過學習成績和各項能力的嚴格篩選,我一路過關斬將入選了英才計劃候選人名單。在準備面試時,越是了解,就越體會到這次科研活動的不凡之處:各大名校都為該項活動投入了大量的師資,讓還在高中學習的我們擁有了與資深學者一起學習、獲得他們指導的寶貴機會。抱著一定要入圍的決心,我認真準備,研讀了大量物理學科方面的學術文章和最新的物理資訊,撰寫讀書筆記,并多次向?qū)W校物理教師請教。經(jīng)過認真準備,我在面試中表現(xiàn)優(yōu)異,最終贏得了導師的認可,成為了北京大學物理學院重離子物理研究所博士生導師趙子強研究員的學員。
初遇挫折,依然向前
入選英才計劃后,我選擇“核孔膜”作為研究方向,導師和學長為我制訂了詳盡的研究計劃,讓我能在不耽誤學習的情況下充分利用時間,全身心投入到科研活動中。我倍加珍惜這個千載難逢的學習機會,下定決心一定要完成好這次的學習任務,為英才計劃交上一份滿意的答卷。
研究剛開始,我只會通過百度百科等網(wǎng)站了解核孔膜,是導師和學長教會我利用中國知網(wǎng)和鏡像等方式查閱資料,大大提高了研究效率。在研究過程中,我會將平時查閱論文時遇到的問題記錄下來,1 周向?qū)熣埥? 次,每次導師都會耐心地為我答疑解惑,為我敞開知識的大門。在思考如何將核孔膜與可佩戴汗液式傳感器結(jié)合時,我遇到了很多問題,研究有些停滯不前,導師百忙之中抽出時間對我進行了詳細的指導,一步步引導我、幫助我,讓我看到了繼續(xù)研究的曙光。但打擊還是不期而至,由于知識水平和研究條件的限制,不能將這個項目繼續(xù)進行下去,雖然感到十分挫敗,但我并沒有放棄。在導師的建議下,我決定重新開始,開啟對石墨烯的研究之路。
鎖定石墨烯
第二次的研究課題雖然起步有些晚,但由于研究方向與知識水平匹配,比第一次快了很多。有了之前查閱資料的經(jīng)驗,我很快便充分了解了石墨烯的相關知識,有了大量理論知識的積累后,便開始了在實驗室中的研究。
我選擇化學氣相沉積法(CVD)進行石墨烯生長,化學氣相沉積法在Cu 等金屬上生長良好。然而,這種方法受到內(nèi)在因素的影響,要投入應用必須經(jīng)過冗長而混亂的轉(zhuǎn)移過程。為了進一步將石墨烯與靶標結(jié)合,我試圖繞開復雜的轉(zhuǎn)移步驟,希望能在絕緣襯底上直接生長石墨烯。最終,我選擇石墨烯玻璃進行實驗。在玻璃的選擇上,考慮到石英玻璃造價昂貴,不貼合實際生產(chǎn),同時會出現(xiàn)石墨烯成色不好的問題,因此,盡管普通玻璃在高溫環(huán)境下會熔化,我還是決定用它進行嘗試,并最終確定了研究課題——在熔融玻璃表面石墨烯的制備和表征。
在7月底的英才計劃中期匯報上,我詳細介紹了石墨烯的特點、性質(zhì)和在實驗室中制備石墨烯的設備,以及目前取得的階段性成果。記得當時通知我具體匯報時間時,我已經(jīng)確定了暑假出行計劃,出行時間正好與匯報時間沖突,但我沒有放棄的打算,依然認真準備,用2 部手機在火車上完成了視頻匯報,真是一次難忘的經(jīng)歷。
堅持就是勝利
在實驗過程中,我遇到了2個問題:第1 個是在熔融狀態(tài)下玻璃產(chǎn)生了表面張力,導致石墨烯生長在1個球體或半球體上,無法將它應用到實際生產(chǎn)中;第2 個問題是使用化學氣相沉積法(CVD)生產(chǎn)石墨烯需要900~1000℃的高溫,受制于普通玻璃的性能,生長完石墨烯的玻璃在退火過程中常常出現(xiàn)開裂的問題。為了解決這2 個棘手的問題,我不斷地在各個網(wǎng)站搜集資料,一有時間就去實驗室做實驗。導師手把手地帶著我進行操作,為我講解實驗儀器的工作原理,原本枯燥的研究在他的講解下變得生動起來。經(jīng)歷半年多的研究后,最終圓滿地解決了這2 個問題。后期,在對研究成果進行梳理后,對所做項目的理解程度得到了進一步的提升。
英才計劃帶給我多方面的成長
在英才計劃臨近尾聲時,通過選拔,我申請參加了國際交流遴選的答辯。我準備了全英文的課題介紹論文和PPT,盡管高二學習任務非常繁重,我還是利用一切有限的時間,一遍遍地練習著全英文的答辯內(nèi)容。答辯結(jié)束時,3位答辯組成員提了很多專業(yè)問題,我都對答如流,最終得到了大家的一致認可,被評價為“非常好”。那一刻,我激動得眼淚都要流出來了,1年的努力沒有白費,終于得到了專家的肯定。
英才計劃帶給我的成長是多方面的,除了在研究領域?qū)W習到了大量的理論知識和實驗操作本領外,我還掌握了開展科研的流程:提出問題—了解國內(nèi)外研究狀況—界定課題和研究目的—確定研究步驟與方法—開展預實驗—開展正式實驗—反思。在這些步驟中,除了提出問題,導師告訴我最重要的一步是設計實驗,許多科研成果并不是在實驗中得到的,而是在不斷地反思、構(gòu)想和設計實驗中取得的。通過英才計劃,還讓我認識到了科研中的學習與高中課程學習最大的區(qū)別:研究人員需要從海量的文獻中總結(jié)出一套自己的邏輯,而不是對書本的生搬硬套。
高興
2021級英才計劃物理學科學員
就讀于北京市育英學校,師從北京大學趙子強教授。在英才計劃學習期間,刻苦認真,利用學業(yè)課余時間完成了研究課題“在熔融玻璃表面石墨烯的制備和表征”,通過理論學習和實驗,圓滿完成了課題,實現(xiàn)了英才計劃的培養(yǎng)目標。