曹文斌

工學(xué)博士、教授、博士生導(dǎo)師，現(xiàn)任北京科技大學(xué)無(wú)機(jī)非金屬材料系副主任，主要從事納米光催化材料、光子晶體和陶瓷材料的新型合成與制備技術(shù)等方面的研究工作。2003年入選北京市科技新星，2007年入選教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才資助計(jì)劃。

2003年，曹文斌開(kāi)始了兩個(gè)研究項(xiàng)目，一是光子晶體的制備，延續(xù)他在日本的光子晶體的研究；二是納米氧化鈦的制備及應(yīng)用——“非典”期間的隔離生活給了他靈感。

記者：能否簡(jiǎn)單介紹一下光子晶體的研究背景？

曹文斌：光子晶體的概念是1987年由美國(guó)科學(xué)家雅伯羅諾維奇最先提出的，是一種由介電材料在空間的周期排列而構(gòu)成的、結(jié)構(gòu)類(lèi)似于半導(dǎo)體的人工晶體。由于半導(dǎo)體集成電路受到量子效應(yīng)及電子本身之間相互作用的限制，難以再進(jìn)一步提高速度和效率，而光子技術(shù)則是當(dāng)前認(rèn)為的最有可能突破這些限制的有效手段之一。但相對(duì)于電子集成器件，傳統(tǒng)光學(xué)器件體積龐大，如果光學(xué)器件也能像當(dāng)前的電子器件一樣集成化，光電傳輸將使電子傳輸為基礎(chǔ)的信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)生巨大變革。解決這個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵就在于光子晶體的成功研制。目前全世界都在為此努力，盡管光子晶體的理論研究已走得很遠(yuǎn)，但理論上設(shè)計(jì)出的光子晶體結(jié)構(gòu)在實(shí)際中卻難以做出來(lái)，尤其是在光波段，也就是說(shuō)光子晶體的制備仍然是個(gè)難題。我的新星課題也是關(guān)于光子晶體的制備研究這個(gè)方面的。

記者：你的新星項(xiàng)目成果如何？

曹文斌：我們團(tuán)隊(duì)已摸索出一套方法，能夠任意地在光子晶體中引入可控的點(diǎn)或線缺陷，在微波波段制備出任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)的三維光子晶體，還實(shí)現(xiàn)了陶瓷材料三維光子晶體的制備，很好地解決了微波段三維光子晶體制備的難題。

記者：光子晶體之后為何轉(zhuǎn)向納米氧化鈦？

曹文斌：光子晶體的項(xiàng)目和氧化鈦的項(xiàng)目是并行的。氧化鈦的研究是從2003年開(kāi)始。“非典”期間，我家樓下出現(xiàn)了一個(gè)疑似病例，我被隔離了兩個(gè)星期。當(dāng)時(shí)想到隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)于殺菌和環(huán)境凈化的要求會(huì)越來(lái)越高。氧化鈦的殺菌能力公認(rèn)比較好，所以決定做氧化鈦的研究。

記者：納米氧化鈦如何凈化環(huán)境？

曹文斌：家具可能會(huì)因?yàn)槭褂昧四z、油漆，其中含有甲醛和苯等有機(jī)污染物。這些對(duì)人體有害的微量有機(jī)物會(huì)逐漸釋放出來(lái)，這個(gè)釋放過(guò)程很長(zhǎng)，要很多年才能夠消除掉。納米氧化鈦通過(guò)把表面所吸附的氧和水氧化成自由基，這些自由基能夠和甲醛、苯等發(fā)生反應(yīng)，把甲醛、苯或是其他揮發(fā)性有機(jī)物變成二氧化碳和水，從而達(dá)到凈化環(huán)境的目的。

記者：納米氧化鈦的制備難點(diǎn)在哪里？

曹文斌：氧化鈦是一種半導(dǎo)體材料，需要紫外線激發(fā)，它的電子才會(huì)從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶，產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，從而具備氧化還原能力。如果在缺乏紫外線的情況下使用，就需要對(duì)它進(jìn)行摻雜，摻雜的作用是不用紫外線，而用可見(jiàn)光去激發(fā)它。制備的難點(diǎn)主要是解決摻雜的問(wèn)題。國(guó)內(nèi)外目前的相關(guān)研究很廣泛，但真正能做到用可見(jiàn)光來(lái)激發(fā)的納米氧化鈦的規(guī)?；苽浼夹g(shù)并不多。

記者：您的研究有哪些突破？

曹文斌：我們?cè)陂_(kāi)始研究的時(shí)候就考慮，為了應(yīng)用，不能讓納米氧化鈦的制備成本過(guò)高，所以我們自行設(shè)計(jì)了適用于規(guī)?；a(chǎn)的合成設(shè)備，開(kāi)發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工藝技術(shù)路線，并采用廉價(jià)的工業(yè)原料來(lái)進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本。2007年完成中試。徹底解決了納米氧化鈦對(duì)紫外線光的依賴(lài)問(wèn)題，從測(cè)試效果來(lái)看，在密閉空間的空氣凈化以及污水處理等方面都取得了滿意的結(jié)果。研究成果還得到了這方面的鼻祖——日本藤島昭教授的肯定和贊揚(yáng)，并被邀請(qǐng)?jiān)谙嚓P(guān)國(guó)際會(huì)議上做邀請(qǐng)報(bào)告。

科技新星計(jì)劃

北京市科技新星計(jì)劃是由北京市財(cái)政經(jīng)費(fèi)支持、北京市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)組織實(shí)施的科技人才培養(yǎng)計(jì)劃，于1993年7月頒布實(shí)施。該計(jì)劃旨在選拔一批高素質(zhì)青年科技人才，通過(guò)資助其獨(dú)立開(kāi)展科研工作，參與國(guó)際合作和競(jìng)爭(zhēng)，使其成為能夠擔(dān)負(fù)科技研究重任的帶頭人。