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李寶軍教授:在納米世界尋找奇跡

發(fā)布時(shí)間:2015-09-01  來(lái)源:民進(jìn)廣東省委會(huì)

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  李寶軍簡(jiǎn)介:中山大學(xué)教授,博士生導(dǎo)師,物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院院長(zhǎng),高能物理聯(lián)合學(xué)院院長(zhǎng)(兼),全國(guó)優(yōu)秀科技工作者,教育部創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)帶頭人,長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授,國(guó)家杰出青年基金獲得者,國(guó)家百千萬(wàn)人才工程入選者,廣東省光學(xué)學(xué)會(huì)理事長(zhǎng),中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)光電技術(shù)專業(yè)委員會(huì)常委、纖維光學(xué)與集成光學(xué)專業(yè)委員會(huì)常委。

  在中山大學(xué)濃密的綠蔭中,一棟安靜的科研樓里,我們與該校物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院院長(zhǎng),高能物理聯(lián)合學(xué)院院長(zhǎng)----李寶軍教授面對(duì)面。這位在專業(yè)界知名的科學(xué)家,是十分平和的人。

  千萬(wàn)里,他追尋著

  從西北的甘肅到南方的廣州,他走過(guò)了一條特別漫長(zhǎng)的求學(xué)和深造之路,學(xué)習(xí)和工作過(guò)的國(guó)內(nèi)外院所就有9所,包括了英國(guó)牛津大學(xué)、美國(guó)麻省理工學(xué)院、新加坡國(guó)立大學(xué)等。他經(jīng)歷豐富,研究目標(biāo)始終集中在微納光子器件與光操控。

  來(lái)中山大學(xué)之前,他在新加坡材料與工程研究院當(dāng)研究員。他聽(tīng)說(shuō)中大將重點(diǎn)發(fā)展這些學(xué)科時(shí),從未來(lái)過(guò)這里的他毅然應(yīng)聘而來(lái)。從此,開(kāi)始了專業(yè)研究的新歷程。

  年復(fù)一年地呆在實(shí)驗(yàn)室,伴隨他的是平靜與充實(shí)。李寶軍十分享受這種狀態(tài)。他說(shuō):“搞科研,必須耐得住寂寞。我從小學(xué)習(xí)不是靠聰明,而是勤奮和踏實(shí)。我喜歡在節(jié)假日、周末,靜靜地在實(shí)驗(yàn)室做研究。來(lái)中山大學(xué)工作13年來(lái),我沒(méi)有一個(gè)春節(jié)回甘肅老家,因?yàn)榇汗?jié)的假期是一年中最安寧的,沒(méi)有公務(wù)及其它社會(huì)工作,電話也幾乎沒(méi)有了,乘機(jī)可以做好多事。”

  李寶軍的研究對(duì)象特別小,往往在微米尺度和納米尺度,要借助顯微鏡的觀察來(lái)做實(shí)驗(yàn),而其研究成果非常大,主持完成國(guó)家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目、教育部長(zhǎng)江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃項(xiàng)目、廣東省科技計(jì)劃重大專項(xiàng)等重要科研項(xiàng)目。

  他在國(guó)際學(xué)術(shù)刊物發(fā)表 SCI 論文150多篇,主編出版英文學(xué)術(shù)專著2部(分別由美國(guó) Nova 出版社和英國(guó)劍橋 Woodhead 出版社出版發(fā)行),獲授權(quán)美國(guó)發(fā)明專利、中國(guó)發(fā)明專利以及實(shí)用新型專利多項(xiàng)。研究成果數(shù)次作為國(guó)際著名學(xué)術(shù)雜志的亮點(diǎn)論文、封面或內(nèi)封面等論文發(fā)表,還得到英國(guó)物理學(xué)會(huì)《納米技術(shù)》期刊的跟蹤和報(bào)道。

  他的研究屬于基礎(chǔ)研究,但講起來(lái)相當(dāng)有趣。他告訴我們,2012年的一個(gè)發(fā)現(xiàn)是用研制出的錐形光纖探針,將波長(zhǎng)為980納米的光通入錐形光纖探針,針尖端出射的光照射到懸浮在液體中的微納顆粒上,對(duì)微納顆粒的靈活、精準(zhǔn)、無(wú)損傷光操控,實(shí)現(xiàn)了對(duì)各種結(jié)構(gòu)圖案和陣列的構(gòu)筑。這種光可以將微納顆粒先捕獲,然后移動(dòng)到任何指定的位置。他們利用這種方法不僅對(duì)細(xì)菌和真菌等細(xì)胞進(jìn)行了排列,還對(duì)人體白血病細(xì)胞等極為復(fù)雜的細(xì)胞進(jìn)行了排列,并且還用活體細(xì)胞制成生物納米光波導(dǎo)。這種用細(xì)胞組成的納米光波導(dǎo)不但具有很好的生物相容性,而且可作為生物樣品直接植入生物組織內(nèi)部進(jìn)行醫(yī)學(xué)診斷而不需再拿出來(lái),同時(shí)又可作為納米光子器件研究生物細(xì)胞間的相互作用、信息傳遞、以及對(duì)周?chē)h(huán)境變化的感知等。

  該研究結(jié)果在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著舉足輕重的價(jià)值和意義,有望用于生物組織病變、體內(nèi)活體細(xì)胞變異等的早期診斷研究。比如,在不接觸生物表面的情況下,操控其毛細(xì)血管的紅白細(xì)胞。在實(shí)驗(yàn)鼠的身上,用這種方法可以制造出血栓,反過(guò)來(lái)也可以打通血栓,而整個(gè)過(guò)程不需要接觸和損傷表皮。

  他說(shuō):“老年人某些神經(jīng)衰變,功能退化。我們的研究成果,也許有利于將來(lái)可以來(lái)激活某些死亡的神經(jīng)。如同冬天的草枯黃了,但有了溫暖的陽(yáng)光和充足的雨水,又會(huì)長(zhǎng)出新芽。”

  他們?nèi)〉玫目蒲谐晒?,不僅獲得廣東省科技成果一等獎(jiǎng),還令一些企業(yè)和生物科技界研究人員頗為感興趣。有的老板甚至提出,愿意出幾千萬(wàn)元的經(jīng)費(fèi),支持用于成果轉(zhuǎn)化研究。

  可李教授有毫不動(dòng)搖的想法,如果一有一點(diǎn)進(jìn)展就轉(zhuǎn)到應(yīng)用研究上,那基礎(chǔ)研究就無(wú)法持續(xù)和深入。而自己更適合專注地從事基礎(chǔ)研究,這也是為了將來(lái)應(yīng)用研究有更深厚的底子。之前,美國(guó)硅谷等的科技公司也曾經(jīng)去找他,商榷一起做開(kāi)發(fā)研究,都被他一一回絕。

  科研需要奇思妙想

  李教授的成就來(lái)自于執(zhí)著和刻苦。我們?cè)谶@里看到,實(shí)驗(yàn)室主要的設(shè)備是各種顯微鏡而已。李教授說(shuō):“我們的實(shí)驗(yàn)設(shè)備并不需要太復(fù)雜和昂貴。我認(rèn)為,科研最需要奇思妙想-----創(chuàng)新的思想和方法,科研就是把不可能變成可能?!?/p>

  在實(shí)驗(yàn)室的走廊上,李教授指著一組組介紹圖片,給我們通俗地解釋著這些科學(xué)成果:“光是以直線傳播的。我們利用納米線導(dǎo)光,可以令其任意轉(zhuǎn)彎?!?/p>

  他對(duì)這些肉眼看不到的現(xiàn)象,充滿了興致:“這是最細(xì)的納米級(jí)光纖實(shí)驗(yàn),肉眼看不到,都是在顯微鏡下進(jìn)行的。我們?cè)趽饺肓孔狱c(diǎn)和熒光染料后,如同拉棉花糖一樣去拉,可以制作出各種形狀,包括復(fù)雜的“鳥(niǎo)巢”。這種鳥(niǎo)巢的大小大約相當(dāng)于一根頭發(fā)絲的直徑。這種納米光纖還可以實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的轉(zhuǎn)換,短波長(zhǎng)轉(zhuǎn)化成長(zhǎng)波光。這個(gè)成果的應(yīng)用前景是令集成芯片體積更小,功能更多?!?/p>

  這些現(xiàn)象及成果要多久可以延伸到應(yīng)用,沒(méi)有確切的時(shí)間。然而,一個(gè)道理卻是鐵定的:任何應(yīng)用技術(shù)不可能不經(jīng)過(guò)基礎(chǔ)研究的過(guò)程。

  “這個(gè)就是用光纖探針操控的大腸桿菌,能將十幾二十個(gè)細(xì)菌串起來(lái),甚至還可以令其繞著探針旋轉(zhuǎn),而細(xì)胞不受傷害。我們發(fā)現(xiàn)這些現(xiàn)象,歸納有關(guān)的原理和規(guī)律,發(fā)掘原始創(chuàng)新,至于將來(lái)怎么用,那是其他科研人員的事。就像研究LED的原理的是一些科學(xué)家,而應(yīng)用在照明顯示等方面又是另外的科技人員?!?/p>

  納米線及其器件是國(guó)際上一個(gè)非常重要的研究領(lǐng)域,Nature雜志將其列為物理學(xué)五大前沿研究熱點(diǎn)之一。

  李寶軍他們?cè)谘芯恐?,善于去尋找別人想不到的角度。他們發(fā)現(xiàn)的一種新的光子學(xué)材料——聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯(PTT),竟然是來(lái)自于做服裝、絲襪等紡織品的一種原料。其經(jīng)過(guò)加熱軟化,就能拉制出肉眼看不見(jiàn)的透明細(xì)絲。這些細(xì)絲具有優(yōu)良的透光特性,可制作柔性納米波導(dǎo)并組裝光子器件,解決器件微型化的問(wèn)題。該成果在國(guó)際科研刊物發(fā)表,并且申請(qǐng)了中國(guó)發(fā)明專利。這開(kāi)創(chuàng)了從新材料發(fā)現(xiàn)、到柔性波導(dǎo)制作技術(shù)、器件組裝方法、再到納米傳感和柔性顯示應(yīng)用的新研究思路。他們發(fā)現(xiàn)的這種新材料,被美國(guó)、英國(guó)、澳大利亞等多國(guó)專家在多個(gè)國(guó)際知名期刊上肯定,稱其是“一種吸引人的納米光子學(xué)材料”、“一種前途無(wú)量的導(dǎo)光材料”。Nature China也將其選為突出成果,專題報(bào)道稱:“為研制新的超小型光子器件提供了新途徑”。

  嚴(yán)謹(jǐn)是教研和參政的守則

  近兩年,他身兼中大物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院院長(zhǎng),以及高能物理聯(lián)合學(xué)院院長(zhǎng),管理工作大幅增加,但仍然不離開(kāi)教學(xué)工作一線。為本科生和研究生開(kāi)設(shè)基礎(chǔ)和學(xué)科前沿課程,他用中英文雙語(yǔ)授課,講授深入淺出、生動(dòng)有趣,得到師生的廣泛好評(píng),榮獲中山大學(xué)“芙蘭”教師勵(lì)教獎(jiǎng)。其所帶的博士、碩士,分別已經(jīng)有10多人和40多人畢業(yè)。其中有的入選中組部青年千人計(jì)劃,有的成為教授,有的獲全國(guó)優(yōu)秀博士學(xué)位論文提名。今年他獲選國(guó)家“百千萬(wàn)人才工程”、“全國(guó)優(yōu)秀科技工作者”。

  在他辦公室,我們看到他和學(xué)生在權(quán)威雜志發(fā)表的一本本學(xué)術(shù)論文,論文署名多是兩三個(gè)人而已。他告訴我們:“我對(duì)于學(xué)術(shù)論文署名,是嚴(yán)謹(jǐn)嚴(yán)格的,真正有貢獻(xiàn)的才可以署名。根據(jù)我們這個(gè)領(lǐng)域科研的國(guó)際規(guī)范,我雖然署名在最后一位,可作為導(dǎo)師對(duì)論文的每一個(gè)說(shuō)法都要負(fù)責(zé)。我修改一篇論文從英文單詞都要嚴(yán)摳,最多的是改上幾十次。這也為學(xué)生在學(xué)術(shù)態(tài)度方面帶個(gè)頭?!?/p>

  除了科研和教學(xué)工作繁忙,他的社會(huì)事務(wù)也在增加。他如今還擔(dān)任民進(jìn)中大支部主委,并在2013年獲選為省政協(xié)委員。

  他也以同樣的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度,把參政議政列入自己學(xué)習(xí)和實(shí)踐的范疇。2015年省政協(xié)大會(huì)期間,他提交了關(guān)于《大力加強(qiáng)我省基礎(chǔ)科學(xué)研究、提升原始創(chuàng)新能力》的提案。他指出,2014年12月17日,國(guó)際著名的《自然》(Nature)雜志推出了有關(guān)中國(guó)科技進(jìn)展的“2014自然指數(shù)中國(guó)”。當(dāng)中排出的全球前200名科研機(jī)構(gòu)中,我國(guó)(包括臺(tái)灣和香港)有20所大學(xué)入圍。其中,中山大學(xué)排其中的第12名,世界排名第138位。另外,《自然》排出的中國(guó)創(chuàng)新方面城市的排名,廣州排在第9位。李寶軍指出,廣州在人均GDP方面是中國(guó)最高的城市之一,但對(duì)全球科學(xué)發(fā)展的貢獻(xiàn)卻是很低的。這與廣州這座城市極不相符。因此,他建議,廣東及廣州應(yīng)當(dāng)大力加強(qiáng)基礎(chǔ)科學(xué)研究、提升原始創(chuàng)新能力,增強(qiáng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力和影響力。

作者:林亞茗     責(zé)任編輯:張潤(rùn)天