Science作者张葳葳:让梦想成为现实(图文)

欧阳永志 2013年12月24日 报道 浏览次数:

  

  在化学元素Na和Cl之间,除了我们熟知的食盐--NaCl外,能否存在其它计量比的化合物?

  能!最新出版的Science上一篇文章给出了肯定的答案:在Na和Cl之间,除了NaCl外,在高压下,Na3Cl, Na2Cl, Na3Cl2, NaCl3, NaCl7同样可以稳定存在。这完全不同于,经典化学理论对于NaCl是Na和Cl之间唯一化合物的认知。这篇文章的发表,打破了八电子规则基础化学理论,让一切皆有可能。这个突破传统理论的研究工作,是由我校理学院张葳葳副教授及其合作者完成的。

  打破经典 标新立异

  八电子规则指出,原子之间形成化合物的时候,通过电子转移,共享电子对而使之具有惰性气体的八电子稳定结构。依据这一规则,11配比的NaCl长期以来被教科书公认为Na和Cl之间唯一稳定存在的化合物。然而,张葳葳老师及其合作者,理论预测了多种其他成分比化合物的存在,并实验合成了经典化学理论所不允许的Na3Cl和NaCl3两种化合物。理论预测和实验现象高度契合,确定了违背八电子规则的反常计量比化合物的存在,这挑战了基础化学理论,开创了化学研究新领域。

  

  

  勤奋求学 夯实基础

  张葳葳老师,是迄今为止我校以第一作者身份在science上发表论文者中最年轻的一位。1993年9月,青涩稚气的她带着美好的理想来到她梦寐以求的吉林大学物理学院,成为众多孜孜以求学子中的一员。经过四年的本科学习,她对物理学产生了浓厚的兴趣,决心要在这一学科领域继续走下去。

  1997年到2003年,她来到吉林大学超硬材料重点实验室,师从中国科学院院士邹广田先生,硕博连读。邹先生是中国高压界的领军人物,该实验室是中国第一个静高压国家级重点实验室,有着高压方向国内一流的师资队伍,雄厚的技术实力和良好的科研环境。就是在这样氛围的熏陶下,张葳葳广泛涉猎高压相关的各种技术手段和实验方法,坚持在高压领域向深度和广度两方面扩展,为她日后的科研工作打下了坚实的基础。

  从吉林大学获得博士学位后,张葳葳没有停下学习的脚步,她进入中科院物理研究所极端条件重点实验室,跟随靳常青研究员继续博士后研究,在导师指导和帮助下,得到国家自然科学基金青年基金项目资助,搭建中国首套高压原位磁性测量系统。

  2006年博士后出站,张葳葳入职我校理学院物理系,主讲本科生基础课《大学物理》,《大学物理实验》以及《大学物理演示实验》。

  

  尽职尽责 兢兢业业

  物理是基础学科,物理课在培育学生严谨的治学态度、全面的实践能力、良好的科研素养和开拓的创新精神等方面都有着不可替代的作用。如何更好地上好《大学物理》这门课,让同学们学到真本事?这是张葳葳老师来到我校后首先想到的问题。为此,她不断尝试各种方法,介绍科技前沿、讲述物理学史,引进英文教材、试行双语授课等等。为了能将双语课程讲好,她时常备课到深夜。精心的准备,换来的是一次次精彩的讲解。把科研思路和科研方法带入课堂, 要让学生学会学习、学会思考、学会获取和处理信息,学会发现问题、提出、分析和解决问题”,她坚持在教学中渗透着对学生科研和能力的培养,坚持教书的同时育人。

  在青藏高原上为什么水到80oC左右就会沸腾?炖肉时为什么用高压锅能更快炖烂?课堂上,张葳葳老师总是喜欢把生活中的一些相关物理现象带进来,激发同学们的兴趣,引发同学们的思考,另一方面她也注重灌输物理学的重要性,这是张葳葳老师在本科教学中惯用的教学方法和教学范式。调动兴趣能激发大家的学习热情;引起重视,则能激发学习的能动性和创造性。她时常告诉同学们,一直以来,物理学为科学技术的进步和飞速发展,提供了许多成熟的理论和实验方法现今,物理学更是成为其他自然科学研究和工程技术领域不可或缺的工具类学科。

  张葳葳老师在教学内容、教学方法、教学范式和教学手段各个方面的独具特色的创新,在实际教学中取得了明显效果,获得了认可,在2013年我校青年教师教学基本功大赛中,她荣获校级优秀奖。她认为,作为一名合格的大学老师,要培养优秀的学生,除了注重教育教学方法,自己更要有渊博的知识体系。“即便是看似简单的知识,想要深入浅出的给学生讲懂,讲透彻,也需要有广博的知识储备,需要对物理概念有深刻的理解。而科学研究正是教学新鲜血液的最佳来源地。”出于这个理念,尽管她在职期间平均年学时超过300,张葳葳老师仍然尽可能挤出时间坚持做科学研究,“在学校7年教学和科研的付出与积累,为在美访学期间的集中突破奠定了基础”,她说。

  勇于挑战实现梦想

    早在吉林大学读书期间,她就曾梦想着要在高压领域有所突破。但是,高压这种技术手段,可以与多个学科结合,诸如物理,化学,材料学,生物学,地学,电子学等,覆盖面广,浩如烟海,选择哪里作为自己的突破口呢?在以后十多年的学习和科研中,她一步步细化自己的前进的方向。2009年10月,我校的青年教师成长工程项目资助计划公布,张葳葳老师的名列其上。2010年9月,她赴美国纽约州立大学石溪分校地学系开始访问学者合作研究。

  从进入高压实验领域开始,张葳葳就经常有一些看似稀奇古怪的想法,同时她喜欢尝试,试行自己的想法。在纽约州立大学石溪分校访学期间,她的这种“异想天开”和合作导师Artem  R. Oganov 教授很“合拍”。就拿这篇文章来说,在她之前,Oganov 教授曾经建议过类似想法给其他人,但没有引起足够的兴趣和重视,而与之错失交臂。从事高压实验研究多年的张葳葳,出于科研敏感,对与高压实验密切相关的NaCl,有着强烈的探知兴趣。 所以,与教授一拍即合,接下了这个课题。

  说做就做,可是她一直从事高压实验领域的研究工作,高压理论计算领域是零基础,怎么办?张葳葳开始“恶补”计算理论。实际上不仅理论知识,相关代码,软件也是拦路虎,同样从头开始。通常而言,相关计算软件以及基础计算理论的学习,至少要花费一年半到两年时间,但项目为期只有一年,所以只能咬牙挤时间,和时间赛跑。由于相关研究跨领域,工作过程中,必不可免涉及到很多陌生的英文专业词,这更增加了她的学习难度。尽管如此,平均每本书,她要求自己最多1个星期啃下来,软件则更短。“拿Matlab来说,从入手软件,到第一个Matlab程序写出来,我只用了4天时间。实际上这种友好界面的软件,还是容易入手的,对于我这个实验背景的人来说,最困难的是Unix下读代码,写代码,调程序。”张老师笑着说,“不过,紧迫的科研任务逼着自己快速学会很多东西,回头一看,简直不敢相信啊。”是啊,多少心血,时间的付出啊,那些日子,她常常忙到夜半,工作笔记足足做了厚厚的两大本子。2011年9月,项目到期,她回国了。可是科研工作还要继续着,工作讨论不能停下来,由于中美时差的关系,好多次网络讨论都持续到北京时间后半夜。 每个寒暑假,这大块可以潜心科研的时间,她总是不放过的,以至于近两年的春节,留给家人的多是她抱着笔记本电脑奋战的身影。张葳葳老师在美的工作也得到了外方教授的高度认可,并获得了后续项目的资助。

  谈起科研工作,她眼里闪烁着兴奋的光芒,“我有‘顽固’的好奇心,什么事情,一旦感兴趣,钻研上了,一定要搞个明白,经常被人说成‘太较真’。”正是这种执著的追求精神和创新精神,让她向梦想一点点靠近。功夫不负有心人,3年的努力,实验方法和理论模拟有效的结合,使得张葳葳老师及合作者们的研究成果成功挑战传统化学理论,他们的文章被顶级刊物science接收。对此,她表示,“大多数人习惯于遵循已有的规律,很少有人愿意挑战基本规律和定律。然而,在一个统一的、固定的思维模式下,很难取得重大突破。科学研究的本质就是要破旧立新,要勇于坚持自己的想法,敢于探索新领域。”

  

  谈及这次问鼎science的感想,张葳葳老师饱含深情地说:“作为一个长期从事基础课教学的女教师,工作的同时,肩负对家庭,孩子的责任,在30多岁时候,将自己的科研方向从实验领域跨向理论计算领域,这有很大的风险,对我而言是个极大的挑战,在迎接这个挑战过程中,除了自己的潜心投入,很多因素对我有着助推作用。对此首先我要感谢母校、导师对我的培养,感谢我们我校青年教师成长工程项目的资助,感谢理学院领导和同事们对我的关心,特别要感谢纽约州立大学石溪分校合作导师Oganov教授对我的精心指导、鼎力帮助和关心支持,正是他们给了我创新的基础和前进的机会。从1997年在吉林大学超硬材料重点实验室接触高压学科伊始,怀着对科学前沿的美好憧憬,我在这个领域坚持不懈的奋斗了16年。现在,我终于实现了当年的梦想。我要以此为新的起点,继续勇攀科学的高峰。路漫漫其修远兮,吾将上下而求索。我愿在科学的山路上披荆斩棘,勇往直前,为我们的祖国贡献自己所有的青春和力量!”

分享到: 更多
标签:Science 理学院 张葳葳
Produced By 大汉网络 大汉版通发布系统