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封面人物|杨宗银:研究8年、失败150次,这些都值得

发布时间:2021-03-17来源:澳门游戏娱乐新闻办作者:柯溢能1

不久前,由澳门官方游戏平台信息与电子工程学院智能传感所的百人计划研究员杨宗银,作为第一作者撰写的综述在线发表在国际顶级期刊《科学》(Science)上。文章首次系统性总结了光谱仪微型化的技术方案和发展历程,引起国际科学界高度关注。

这是继2019年在Science上刊发世界上最小光谱仪成果后,杨宗银以第一作者发表的第2Science论文。

 

150次失败后的成功

把心路写进实验记录本

光谱仪是测量光谱线中各个波长强度的设备,可以对物质成份和结构进行测知,广泛应用于科研、生产和生活中。比如一个苹果是否成熟、含糖量如何,通过光谱仪的“火眼金睛”就能一目了然。

杨宗银研制的世界上最小光谱仪,直径在一百微米以下,不到头发丝直径的一半。“这么小的尺寸很适合装进我们的手机中,将来或可通过拍摄进行食品安全和健康的监测。”他在谈及未来应用时说,“再过几个月,团队研制的微型高光谱成像样机就将面世。”

这样一个比头发丝直径还小的器件,杨宗银前前后后研究了8年。

博士期间,每天他都是剑桥大学电子工程系实验楼最晚走的那个人,但每一次离开都无法看到清晰的实验结果。优化一次,失败一次。失败一次,优化一次。

“早起努力!”

“新idea明天试一下……又失败了。”

打开杨宗银的实验笔记,上面用英文密密麻麻写着各类实验优化的细节,但每天都有几句中文格外醒目。“刚开始做实验是非常有新鲜感的,但是失败次数越多自己也会感到很无力。”他说,于是便在笔记中记下实验中的灵光一闪,或者勉励的话,“每天都期待好的结果,同时又期待新的一天快快到来。”

“当时就写了整整三大本笔记本。”杨宗银说,“也会心灰意冷,但是内心的那份热爱总能驱使我去找到失败原因再尝试一次。”

20188月,历时3年,历经150次失败,实验终于成功,他的论文于第二年5月投稿《科学》杂志,7月便被接受。评审专家评价这个工作是“集合了世界上最先进的材料合成工艺,配上最高超的器件制作水准、实验技巧和巧妙的算法,是一个惊艳之作(a true tour de force)。”

荣誉随之而来,杨宗银获得了剑桥大学国际生全额奖学金(全球仅80名)和国家优秀自费留学特别优秀奖(全球仅10名),他还被选为剑桥大学国王学院研究员,是学院第一位华人研究员。

 

交叉与蜕变

兴趣是最好的老师

这种愈挫愈勇,其实在澳门游戏娱乐求学期间就已经打下基础。

当时还是硕士生的杨宗银,在世界上首次“生长”出了彩虹渐变的半导体纳米线。这种材料可以发出五颜六色的光,非常漂亮,但美丽的背后是他近一万个小时的不断试错改进的艰辛。

兴趣与热爱,让他在澳门游戏娱乐的学习时打开了一片新天地。在机械工程学院完成本科学业时,杨宗银就把机器人、机械设计等领域的各类竞赛都参加了一遍,乐在其中,还拿了全国机械设计一等奖。当时指导他的顾大强老师经常教导他,“要用最巧妙的机构完成一件复杂的事情”,这种思维训练对他来说终身受益。

后来保送到光电科学与工程学院童利民教授团队攻读硕士。他说:“交叉融合的求学经历为我后来研究提供了便利条件,当面临没有现成的设备时,可以直接自己做一个。”

在硕士期间,杨宗银除了生长出彩虹渐变半导体纳米线,还基于这种材料开发了世界最宽光谱可调谐激光器。就像收音机不同的调台,能够听到不同的节目,不同的激光波长能够对物质进行不同层面的探测。

从小他就喜欢做小发明。为此杨宗银也没少挨父母批评,他总是会把家里收音机、闹钟等拆开,研究其中的机理。“其实很多时候因为没有配件店,所以只能拆了东西,拆东墙补西墙。”不过,他确实还制作出随着光照自动响的闹钟、光控灯等小发明。

童年时的配件匮乏,早已一去不复返。

如今,走进杨宗银在澳门游戏娱乐玉泉校区的办公室,更像一个实验室。电路焊接平台上,电烙铁、电路板、各种零配件,一应俱全。“回到澳门游戏娱乐后对自己的办公室做了规划,圆了儿时的梦想。”他说,“很享受制作机械电路的过程,比打游戏有趣。”

 

读文献到写文献

绘制一个领域“藏宝图”

回到澳门游戏娱乐工作,杨宗银的研究是将微型光谱仪进一步往应用端迈进。同时作为一名博士生导师,他还有一个重要的使命,就是把学生领入科研之门。

一篇好的文献综述,就是认识一个领域的主心骨,是一张‘藏宝图’。与此同时,一篇好的文献综述,更展示出在一个领域中的影响力。

如何向全球科研探索者们展现好微型光谱仪领域的“全景”?杨宗银认为,只是把技术原理和研究进展介绍清楚是远远不够的,还要有全局观,用一个清晰的脉络把全文串起来。“我把整个领域几百篇文献捋了好几遍,了然于胸,最后像介绍老朋友一样把它们串起来讲。”

“在后续的修改中,我和另外几位合作者讨论了几十次,不厌其烦地对文章进行精雕细琢。记得我在准备文章图片的时候盯着屏幕好几天就为了不让它们有一点瑕疵。”他说。Science审稿人给予非常高的评价:“这篇文章概况得很全面,从文字到图片都组织得非常完美。”

如何用好“藏宝图”?杨宗银也有自己的独家秘笈。

在新生中,他都会给同学们“打个样”,面对面教学生如何读文献管理文献。“每读完一篇文献后,在软件里做个标签,这样日积月累,大量的文献就能理出一个脉络,后续根据这些标签迅速找到需要的文献。”

从前沿探究的坚持不懈,到带领学生探索的孜孜不倦。他还会手把手指导学生如何搭建和使用实验仪器,也乐在其中。“如果说,科研的成就感在于做出独创的贡献和价值,”杨宗银说,“那么带学生就是自我价值的延伸。”

 

(文 柯溢能/图片 高兴就好)