本刊記者 王 軍

“執(zhí)著”連通納米材料與現(xiàn)實世界
——記南方科技大學化學系黃立民教授

本刊記者 王 軍

上個世紀，錢學森院士曾經(jīng)預言：“納米左右和納米以下的結構將是下一階段科技發(fā)展的特點，會是一次技術革命，從而將是21世紀的又一次產(chǎn)業(yè)革命?！睍r光荏苒，在21世紀的今天，納米技術基礎理論研究和新材料開發(fā)等應用研究都得到了快速的發(fā)展，其產(chǎn)業(yè)化的進程也正如火如荼。

在中國，很多科學家在納米材料領域做出了卓越的成績，南方科技大學化學系黃立民教授就是他們中的一員，他擁有超過十五年關于納米材料合成，表征和應用的研究經(jīng)驗，他在軟模板技術與納米晶體自組裝，納米多孔材料，單壁碳納米管的定向生長、表征及其應用和可打印的鈣鈦礦納米氧化物晶體等多個納米研究領域作出了大量創(chuàng)新性的工作。

在神秘的納米材料世界里，黃立民以他對納米材料研究的執(zhí)著追求連通起納米材料與現(xiàn)實世界。

決意回國 白手起家

要不是一次演講，黃立民如今應該依然在美國安居樂業(yè)。

一次偶然的機會，黃立民在哥倫比亞大學遇到了朱清時，這位中國科學院院士，原中國科學技術大學校長正在進行一場關于創(chuàng)建南方科技大學（以下簡稱：南科大）的演講。朱清時那番“改革，是南科大之魂，要辦出一所不一樣的大學”的話語令黃立民心底那份創(chuàng)業(yè)的想法再次掀起波瀾。

一番聯(lián)絡之后，黃立民滿懷熱情的投入到了這場中國高等教育的改革當中，從此，“建設南科大”成了他的關鍵詞。

2012年，黃立民初到南科大，當時全校僅有兩棟辦公樓，根本不可能有獨立的辦公室和屬于自己的實驗室?！耙苍S我跟南科大有緣，我剛來不久，南科大就‘去籌’成功，拿到教育部‘準生證’的時候，恰好是我生日前夕。”

作為一所國內(nèi)初創(chuàng)高校，教學和招生是不可回避的難題。對于工作，黃立民懷著極大的熱情，義不容辭地承擔了化學系“物理化學”的全英文教學、編寫教學大綱和培養(yǎng)方案的工作。除此之外，他還連續(xù)3年擔任湖北省招生組組長，3年間他幾乎走遍了整個湖北的重點中學。

除了招生，實驗的建設也離不開黃立民的親力親為。從圖紙設計、施工，到通風廚的安裝，事無巨細，他都全程參與。他把自己完全了投入了工作中，體驗著這份創(chuàng)業(yè)的艱辛與喜悅。

辛苦的付出必然會換來滿意的回報。經(jīng)過兩年的奮斗，南方科技大學已經(jīng)改頭換面，隨著新校區(qū)的投入使用，目前，黃立民已經(jīng)初步建設起了屬于自己的科研實驗室和研究團隊。實驗室條件已經(jīng)初具規(guī)模，可以和在美國的實驗室條件相媲美，從材料的合成，器件的構建和性能的測試等都基本可以在自己的實驗室里完成，學校的公共測試平臺也開始著手建立。

最讓他感到欣慰的是，在克服了科研上的種種困難后，黃立民的科研團隊終于開始在Nature出版社的Scientific Reports上發(fā)表文章了。

醉心科研 成果顯著

在奇妙的納米世界里，碳納米管是最具代表性的材料之一。它以具有獨特的結構、優(yōu)異的性能和廣闊的應用前景，成為全世界科學家都在關注和追尋的焦點。

“單壁碳納米管的定向生長，表征及其在電子學方面的應用”是黃立民的研究課題之一。

在哥倫比亞大學納米中心工作期間，黃立民與IBM TJ Watson研究中心的科學家合作開發(fā)了以金屬薄膜和介孔材料為基礎的新型催化劑，乙醇為碳源的定向合成獨立單壁碳納米管的化學氣相沉積方法，成功地合成出厘米級長度的可定位定向，可自由懸空的獨立單壁碳納米管，這使得哥倫比亞大學納米中心成為世界上首批掌握該定向合成技術的研究中心，獲得了美國科學院院士、國際納米權威Louis Brus教授的高度贊譽。

在此基礎上黃立民通過與布魯海文國家實驗室 (Brookhaven National Lab)合作，成功地實現(xiàn)了用電鏡和光譜技術對定向懸空的單根單壁碳納米管進行原位表征，從而首次將碳納米管的手性結構、電子學性能與光學性質(zhì)關聯(lián)起來看，讓世界知曉可定位定向的單壁碳納米管在構建多功能的納米/微電子器件方面提供無可比擬的優(yōu)越性。

“可打印單分散納米材料的合成、表征，多功能納米體系的構建, 應用及產(chǎn)品研發(fā)”是黃立民的又一研究課題。

在紐約城市大學能源所和南科大工作期間，黃立民與哥倫比亞大學和加州大學伯克利分校的同行們合作從事美國能源部先進能源項目研究機構資助的 “Metacapacitors ”研發(fā)項目（1.57百萬美元），主要領導其中可打印鈣鈦礦氧化物納米晶體的合成，器件制造及介電性能測試的工作。

經(jīng)過不斷的努力，黃立民團隊從理論上成功地建立了研究鈣鈦礦納米晶體材料介電頻率響應的理論模型，實驗上首次設計合成了可打印、可聚合的鈣鈦礦復合氧化物納米晶體溶液，全面提升納米介電薄膜的介電性能和機械強度。該項成果為開發(fā)可快速打印高介電常數(shù)納米材料薄膜技術及其在LED照明、電容儲能、納米發(fā)電和柔性有機電子學等方面的應用，提供了廣闊的工業(yè)化前景。

進入南方科技大學后，黃立民將研究方向側重于開發(fā)可打印的復合金屬氧化物納米技術，在此基礎上開發(fā)基于有機-無機強結合的新型多功能納米體系，并探索其在催化、能源、電子和生物醫(yī)學診斷方面的應用。

由黃立民課題組開發(fā)合成的系列性能可調(diào)的穩(wěn)定的鈣鈦礦型復合氧化物納米晶體及其溶液的綠色技術，可應用于大規(guī)模的合成?；谶@種穩(wěn)定的溶液，課題組已經(jīng)著手開發(fā)一種可編程控制的打?。ò?D打?。┘夹g，在常溫/低溫下可以實現(xiàn)高通量地定點沉積納米功能體系，該技術尤其匹配于在柔性載體上有機電子器件的構建。該復合材料也可用于燃料電池和太陽能轉(zhuǎn)化的電極材料和電催化劑，目標是以其穩(wěn)定高效及價廉等優(yōu)異性能取代昂貴的貴金屬催化材料，開辟廣闊的應用前景。

在推動實驗室成果產(chǎn)業(yè)化方面，黃立民“有關乙醇為碳源定向合成單壁碳納米管技術”獲得美國專利，并已轉(zhuǎn)讓給美國Adesso Biosciences公司，成功地實現(xiàn)了單壁碳納米管納米技術用于分子診斷的產(chǎn)業(yè)化。目前，他正與紐約城市大學，哥倫比亞大學，普林斯頓大學和加州大學伯克利分校的教授們創(chuàng)立Metacapacitors公司，共同開發(fā)可實現(xiàn)高效節(jié)能固態(tài)照明的新型LED的驅(qū)動器。

積極交流 勇于推銷

多年的科研工作中，黃立民一向推崇“走出去”的原則，他常常對團隊成員說：“要敢于向外界展現(xiàn)自己，努力把自己‘推銷出去’?！?/p>

黃立民自己就一直勇于“走出去”，當年在復旦大學讀博士，一畢業(yè)就在國家自然科學基金的資助下去美國巴爾的摩參加了國際分子篩會議和國際介孔材料研討會，那時候國內(nèi)出國開會的人還寥寥無幾，機會難得，會上，黃立民一次就做了兩個口頭報告。出國后，他堅持在國際會議上做口頭報告。

提到報告經(jīng)驗，黃立民總結道：“作報告就像做推銷，從PPT的準備到演講時的語言、語調(diào)、內(nèi)容的邏輯性和前后關聯(lián)、甚至時間的控制上都要精心準備，一定要鉆研內(nèi)容，突出要點，才能在短短的15分鐘內(nèi)給大家一個影響深刻且‘跟得上，聽得懂’的報告。”

當然報告不僅僅是報告，還是一場交流，用黃立民的話來說，“開會是個交流新思想，結交新朋友，拓展自己社交圈子的好機會，一定要走出去，敢講多講，不要怕自己英文不好。自己人扎堆講中文是最要不得的，因為別人一看你們扎堆講自己的語言，就不過來跟你交流了，你就喪失了很多走出去和別人交流的機會。當然我自己也有這個慣性，所以時時刻刻提醒自己一定要注意。”

黃立民，南方科技大學化學系教授，樹仁書院副院長。1997年獲復旦大學理學博士學位；2000～2005年先后在美國加州大學河濱分校和哥倫比亞大學完成博士后研究，之后歷任哥倫比亞大學納米研究中心副研究科學家、布魯海文國家實驗室客座研究人員（兼）和紐約城市大學能源研究所和城市學院化學系的高級研究科學家。主要研究納米材料及其在能源、電子和生物醫(yī)學診斷等方面的應用，在國際國內(nèi)刊物上已發(fā)表文章75篇（包括3篇Science），文章已被他人引用3500次以上，h指數(shù)為36。參與國際會議交流報告57篇。已獲授權或申請美國專利6項，國際專利2項和中國專利2項。獲得過美國材料研究學會的最佳墻報獎（2007）和上海市科學技術進步獎一等獎（2005）。他是美國化學學會，美國材料學會和國際分子篩學會的會員。