“一纳米仅相当于头发丝的六万分之一粗细。基于我们的研究，亚稳纳米材料的制备过程变得更简易、环保、廉价，将有利于各种新奇纳米材料的制备，有望广泛应用于人们的生活。比如，用纳米材料制造太阳能电池，转换效率更高，成本也更低，这不啻是一场新材料和新能源的革命。”中山大学物理科学与工程技术学院副院长、纳米技术研究中心主任杨国伟教授谈起这项研究，抑制不住兴奋。

    他所领衔的团队凭借《亚稳纳米材料生长的基础研究》，获得2011年国家自然科学奖二等奖。

    突发奇想的收获可制备廉价环保的亚稳纳米材料

    由于亚稳材料结构的特殊性，其有着比稳定相材料更优异的性能。但其传统的制备方法却需要高温、高压，以及大型、昂贵的机器设备，工艺复杂，成本高昂，环境污染大。

    有时，天才的出现靠偶然的机遇。杨国伟介绍，这种实验方法的发现过程十分有趣：当时他和大家一样做真空环境下激光融蚀反应研究，他们订购的脉冲激光器先到了，而反应腔迟迟没有到货，杨国伟在等待中，便设想其它实验方式。他突发奇想：能不能把整个反应系统放置在水里？

    结果令人惊喜。他们发现，将激光融蚀系统拓展到液体环境，将产生许多在真空或气相环境下无法实现的物理化学现象，可以用来制备新颖的亚稳纳米材料。当时，国际上只有几个国家的研究组在做这项研究，其中包括杨国伟团队。所以，他们被国际同行称为这一研究的主要开拓者之一。

    这个方法极大地推动了亚稳纳米材料的应用，使制备过程变得非常简单，而且廉价、绿色、环保。比如，传统的金刚石制备，要用到庞大的压力机将石墨粉末进行高温高压的处理。而运用这种新方法，在常温常压下，将一根铅笔芯放在水中，用脉冲激光进行融蚀，在小小的烧杯中就能得到高质量的金刚石纳米晶。

    这种新颖制备方法，除了应用于光电材料领域，也可用在与人们生活息息相关的环境领域，采用这种技术，国外已经制备出一种可修复污染土壤的胶体净化剂。这对于备受重金属污染的珠三角，是很有应用价值的。

    提供“菜单式”指导为探索新型亚稳纳米材料提供理论基础

    “材料科研的目的是做出对人类有用的材料。但如何制备？材料科学的理论研究就要给出指导和科学预言。”杨国伟说。他和王成新、欧阳钢、杨玉华、王冰等团队成员坚持十几年的研究，相继建立起了普适性的亚稳纳米相成核、生长和相变的热力学理论即纳米热力学理论和基于连续介质力学和纳米热力学的纳米材料体系表面和界面能的理论，预言了一系列奇异的纳米尺度效应。

    这些理论除了澄清了一些亚稳纳米材料制备中有争议的基础问题，而且应用于亚稳纳米材料生长的理论设计，为材料学家跨过“炒菜”方式的制备研究，有目的地去探索新型亚稳纳米材料提供了理论基础。所以，这些理论研究不仅增加了人们关于纳米材料的新知识，更重要的是打开了一扇探索纳米材料应用之门。

    “所谓‘炒菜’方式的材料制备，就是和炒菜一样，厨师根据已有的菜单，将原材料进行混合、搭配。科研人员进行材料制备，更多的是根据已有的研究经验做‘混合和搭配’。”杨国伟解释，“那么要做新菜的话，就需要厨师根据经验研究和设计新的菜单。做新材料研究也一样，也需要理论方法指导。理论方法的预言并不一定能很准确，但能给实验科学家提供像菜单一样的指导和参考。”

    另外，杨国伟团队的研究中还制备出多种形态的一维氧化物纳米结构，发现了许多新奇的物性及潜在的应用。

    “如果这个学科在应用研究方面，继续发展十年二十年，人们的生活中就会越来越多地出现纳米材料制造的器件和物品。”虽然所做的非应用研究，但杨国伟预测起纳米材料的未来。

    甘心“坐冷板凳”不同阶段的学习和积累都有益

    在看重应用技术领域的大氛围内，杨国伟和他的学生们却甘心“坐冷板凳”，潜心从事基础研究。他认为，“在研究过程中。如果你自己做不出新东西，发不了文章了，可能想放弃；但在全球范围来看，学科还在发展，别人做得下去，你就不能放弃。现在的学科分类越来越细，在不同的时间段，不同学科的冷门、热门交替都是正常的。”

    “在年轻的时候，我很长一段时间，一直在寻找自己的真正兴趣。”本科毕业的杨国伟，曾经在工厂里面工作，之后又到大学攻读研究生，从事半导体材料研究。毕业后，他在军工科研单位等工作，再到清华大学攻读博士，到美国做博士后研究等等。这些复杂的经历，对于他回国后到中山大学做研究有着无形的益处，拓宽了眼界，积累了经验。

    “不停地尝试不同的职业，是为了看看什么职业更适合自己，以选择最感兴趣的学术研究。如果你是一个有心人，那不同阶段的学习和积累都会对你有益，对以后的发展有很大的帮助。”他解释，自己喜欢比较做基础性、独立的学术研究，在提倡学术自由的大学环境里更加有氛围，持续的兴趣是支持自己的动力。他家人也十分支持他持续地做研究。

    别把科研当任务随时随地培养对科学研究的“感觉”

    在我国，工作考核对于基础研究的科学家是个很大的压力。而在美国、日本等发达国家，这些即使不能实现量化考核目标，也能取得充分的研究资金和肯定。杨国伟认为，科研人员需要有独立的想法和适当的进度，不能单纯地追求研究速度和论文数目。但他对中国的科研管理工作的发展趋势表示乐观。

    冷板凳不是人人都能坐得住，更何况潜心从事基础研究十多年。杨国伟对研究组里的学生提三个要求：首先，要对从事的研究感兴趣，会对研究中的任何细小的进展由衷地感到高兴和兴奋，而非只是把科研当做任务。第二，他要求学生在随时随地培养自己对科学研究的敏锐感，也就是对科学研究的“感觉”。结合自己的经历，他认为“机会往往就在眼前，你是否能抓住它则要靠你是否能感觉到它。”最后，他强调，要培养自己从事科学研究的“品位”。

    为什么用“品位”这个词？杨国伟说，从事相同的研究领域，每个人的风格、关注的东西都不尽相同。同行评价你的研究结果时，认为除了高质量和有意义之外，还有你自己独到的地方，就是你的“品位”。

    他因为对所从事的研究有真正的兴趣，当研究上遇到困难时总是铆着劲地去解决。即使在闲暇时间里，脑子里也放不下。

    南方日报记者 雷雨

    实习生 方泽仪 通讯员 王丽霞