本科学习化学的她
来到北京大学之后
进入材料科学领域开展研究
在看似寻常的材料背后
寻找新的“宝藏”
材料科学与工程学院2018级直博生曾怡
每天在这里勤恳耕耘、探索新知
开展研究、发表论文、申请专利
成长为越来越好的自己
2022年,曾怡获得博士研究生
“校长奖学金”
这是北大博士生荣誉性最高的奖项
让我们走进她的材料世界与科研生活
你最开始的设想和最后要做的东西之间往往并非一条直线,在过程中你要通过各种努力来修正方向,最后才能把路走通。
两千多年前,天然磁石制成的司南为人们辨别了方向;2017年,本征二维磁性首次在实验中被观测到,二维磁性不存在的旧有认知被打破;2018年,曾怡以直博生的身份来到北大,她的研究方向正是新型二维磁性材料的生长和性质研究。走进实验室,她开始了在浩如烟海的材料中日夜寻求“宝藏”。
如何延续“集成电路上可容纳的晶体管数目,约每隔18个月会增加一倍,性能提升一倍”的摩尔定律,制备更高运行速度和更低功耗的自旋电子学器件?新型二维磁性材料生长制备和性质调控方面的研究提出了解决方案,这也正是曾怡的研究兴趣所在。
曾怡在实验室
本科学习应用化学的曾怡,在保研到北京大学攻读博士研究生时,选择转到材料领域继续发展。应用化学与材料学有很多交叉相通之处,又各具特点。曾怡在这个熟悉又陌生的领域开启了博士阶段的生活,有“风景旧曾谙”的熟稔,更有“日日新,又日新,”的探索与进步。
在北大读博这几年,曾怡长期保持着规律的作息:早上九点左右到实验室,开始一天的研究工作,晚上十点后回宿舍。她喜欢晚上去五四操场跑步,或者与社团同学们一起玩飞盘,运动的时候,风轻轻吹拂着头发,天地宽阔,精神振奋,思维也变得更加清晰通透起来。
曾怡(第二排右二)与同学们在操场上
在园子里日复一日地耕耘,小小的实验室看起来简单甚至单调,却也酝酿着波澜。曾怡说,科研是一个充满不确定性的过程,需要在不断的实践中学会面对这种不确定性。不确定性意味着波动、挑战、事与愿违,却也潜藏着机遇、力量、柳暗花明。
与不确定性打交道,这并非易事,曾怡对此感触颇深。在开展关于FeOCl的研究时,实验最初设想是参考文献方法制备FeOCl晶体后再开展系列性质研究。因为有很多可借鉴的文献,曾怡原以为过程会很顺利,没想到刚一着手就遇到了困难。
“好像拿到了菜谱,你准备好原料去炒菜,却发现每次都和菜谱上炒得不太一样”,曾怡这样形容生长材料的困境。
材料制备是获得材料并开展后续研究的首要环节。不过,这个过程充满着各种各样的“意外”,曾怡需要对每次的结果进行判断,从中筛选出值得深入挖掘的方向,再设计实验进行研究。
最终,对FeOCl的研究走向了一个此前曾怡从未设想过的方向——开发出一种新型通用有效的制备方法,能够在比较低的温度下生长出一系列二维磁性材料。
曾怡在实验室
开展科学研究,无论是花费的时间还是最终的结果都不可预测,这样的不确定性会让人失去掌控感。面对这些,曾怡的经验是,要不断修正自己的计划,同时多跟他人沟通交流。当不确定性本身成为一种“确定”,当不断修正计划本身成为计划的一部分,加之老师的指导与点拨、伙伴的合作与建议,科研之路虽然常常曲折,前方却总有光照亮。
曾怡(右五)在材料学院首届“学术十杰”颁奖典礼上
保持向上,一心沉潜
在需要下功夫的地方不能急躁,一心沉潜、坚持下去,或许不远处就是黎明。
“沉潜”是曾怡经常提到的词。什么是沉潜?她以核动力潜艇专家黄旭华的事迹来阐释。为了打破西方的核垄断与核威胁,黄旭华远离家乡,隐姓埋名三十年,一生潜心技术攻关我国的核潜艇研制工作,为国家做出了巨大贡献。
曾怡很崇敬这位“核潜艇之父”,在班级党支部书记期间,她组织同学们开展了“‘工匠精神’点燃百年强国梦”的学生党课。她希望尽己所能弘扬这种工匠精神,号召大家一起为伟大的事业而奋斗、奉献。
曾怡和党支部的同学们
曾怡觉得,这种“沉得下心来”的精神也正是做科研必不可少的。
坚持还是放弃?曾怡也曾经面临过这样的抉择。
2018年年底,曾怡入学后不久就进行电流调控Co3Sn2S2磁性的研究,两年的实验与研究,取得了令人欣喜的实验结果。2020年年底,论文投稿后,曾怡心中既忐忑又充满期待。在漫长的等待后,曾怡收到了审稿人一针见血的意见:实验测量和数据分析中存在一些问题。曾怡和合作伙伴又开始了补充实验和测量分析,但过程并不顺利。由于缺乏合适的样品器件和相关测量方法经验,实验一度很难进行,许多问题都需要从头开始。
在进行了半年多的摸索和尝试之后,曾怡面临着选择:是继续坚持做下去,还是到此为止?最终,曾怡与合作者选择了那条更难的路:再坚持一下。
曾怡在论坛上报告最新研究成果
多坚持的这“一下”真的带来了转机,经过一遍遍的总结修正和改进,器件制备和测量分析水平得到不断提高。尤其是,器件制备成功率不断提高,器件制备周期也大大缩短,从最初制备两个器件需要一个月缩短到了一个星期。在曾怡和所有合作者的不懈努力下,最终实验成功完成,这篇凝结了无数心血的文章已正式在Nature Electronics上发表。
向上生长,向下沉潜,心怀希冀,坚持到底。这样的信念像稳固的锚,无论是扬帆航行还是暂时停泊,都给人从容、坚定的力量,让船儿驶向更远处。
在园子里向星空出发
这里有很多人在为自己的科研和理想而努力。
曾怡对这座园子很有感情——她在这里生活、学习、成长,这里有她的领路人,有她在实验室并肩的“战友”,有一起挥汗操场的伙伴,还有许许多多闪闪发光的记忆。
提及刚入学时导师带着她录入门禁的细节、向师兄师姐们请教的经历、和同学们相处的点滴,回忆起曾在这里参加过的活动、做过的学术汇报、彻夜聊过的天,她都如数家珍。
就像春风千万缕,终将酝酿出满园春色,无数个默默努力的日夜,也终于开花结果。
曾怡(前排左一)与导师、同学们
曾怡参与中华人民共和国成立七十周年群众游行排练
她记得有次做实验到凌晨四点,在回宿舍的路上,看到好几位同样刚从实验室出来的同学。若一个人的梦想是星星,许多人的梦想就汇成一片星空,在这片星空下,还有许许多多的科研人,都在披星戴月,向着星河璀璨处日夜兼程。
博士研究生校长奖学金是北京大学设立的荣誉性最高、资助额度最大、影响范围最广的研究生奖学金,在研究生的招生、培养和奖助等方面发挥着十分重要的作用。希望全校研究生以这些优秀的博士生为榜样,刻苦学习、不懈努力,成为“有理想、有本领、有担当”的拔尖创新人才。
来源:北京大学融媒体中心、北京大学研究生院
采写:吴星潼
图片:受访者提供
排版:刘涵烨
责编:黄昭华
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