走進(jìn)科晶
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浙江大學(xué)（來源:浙江大學(xué)官微）
發(fā)布時(shí)間：2021-08-05
1月29日，由浙江大學(xué)信息與電子工程學(xué)院智能傳感所的百人計(jì)劃研究員楊宗銀，作為第一作者撰寫的綜述在線發(fā)表在國際頂級(jí)期刊《科學(xué)》（Science）上。文章首次系統(tǒng)性總結(jié)了光譜儀微型化的技術(shù)方案和發(fā)展歷程，引起國際科學(xué)界高度關(guān)注。
這是繼2019年在Science上刊發(fā)世界上最小光譜儀成果后，楊宗銀以第一作者發(fā)表的第2篇Science論文。
150次失敗后的成功
把心路寫進(jìn)實(shí)驗(yàn)記錄本
光譜儀是測(cè)量光譜線中各個(gè)波長強(qiáng)度的設(shè)備，可以對(duì)物質(zhì)成分和結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)知，廣泛應(yīng)用于科研、生產(chǎn)和生活中。比如一個(gè)蘋果是否成熟、含糖量如何，通過光譜儀的“火眼金睛”就能一目了然。
楊宗銀研制的世界上最小光譜儀，直徑在一百微米以下，不到頭發(fā)絲直徑的一半。“這么小的尺寸很適合裝進(jìn)我們的手機(jī)中，將來或可通過拍攝進(jìn)行食品安全和健康的監(jiān)測(cè)。”他在談及未來應(yīng)用時(shí)說，“再過幾個(gè)月，團(tuán)隊(duì)研制的微型高光譜成像樣機(jī)就將面世。”
這樣一個(gè)比頭發(fā)絲直徑還小的器件，楊宗銀前前后后研究了8年。
博士期間，每天他都是劍橋大學(xué)電子工程系實(shí)驗(yàn)樓最晚走的那個(gè)人，但每一次離開都無法看到清晰的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。優(yōu)化一次，失敗一次。失敗一次，優(yōu)化一次。
“早起努力！”
“新idea明天試一下……又失敗了。”
打開楊宗銀的實(shí)驗(yàn)筆記，上面用英文密密麻麻寫著各類實(shí)驗(yàn)優(yōu)化的細(xì)節(jié)，但每天都有幾句中文格外醒目。“剛開始做實(shí)驗(yàn)是非常有新鮮感的，但是失敗次數(shù)越多自己也會(huì)感到很無力。”他說，于是便在筆記中記下實(shí)驗(yàn)中的靈光一閃，或者勉勵(lì)的話，“每天都期待好的結(jié)果，同時(shí)又期待新的一天快快到來。”
“當(dāng)時(shí)就寫了整整三大本筆記本。”楊宗銀說，“也會(huì)心灰意冷，但是內(nèi)心的那份熱愛總能驅(qū)使我去找到失敗原因再嘗試一次。”
2018年8月，歷時(shí)3年，歷經(jīng)150次失敗，實(shí)驗(yàn)終于成功，他的論文于第二年5月投稿《科學(xué)》雜志，7月便被接受。評(píng)審專家評(píng)價(jià)這個(gè)工作是“集合了世界上最先進(jìn)的材料合成工藝，配上最高超的器件制作水準(zhǔn)、實(shí)驗(yàn)技巧和巧妙的算法，是一個(gè)驚艷之作（a true tour de force）。”
榮譽(yù)隨之而來，楊宗銀獲得了劍橋大學(xué)國際生全額獎(jiǎng)學(xué)金（全球僅80名）和國家優(yōu)秀自費(fèi)留學(xué)特別優(yōu)秀獎(jiǎng)（全球僅10名），他還被選為劍橋大學(xué)國王學(xué)院研究員，是學(xué)院第一位華人研究員。
交叉與蛻變
興趣是最好的老師
這種愈挫愈勇，其實(shí)在浙大求學(xué)期間就已經(jīng)打下基礎(chǔ)。
當(dāng)時(shí)還是碩士生的楊宗銀，在世界上首次“生長”出了彩虹漸變的半導(dǎo)體納米線。這種材料可以發(fā)出五顏六色的光，非常漂亮，但美麗的背后是他近一萬個(gè)小時(shí)的不斷試錯(cuò)改進(jìn)的艱辛。
興趣與熱愛，讓他在浙大的學(xué)習(xí)時(shí)打開了一片新天地。在機(jī)械工程學(xué)院完成本科學(xué)業(yè)時(shí)，楊宗銀就把機(jī)器人、機(jī)械設(shè)計(jì)等領(lǐng)域的各類競賽都參加了一遍，樂在其中，還拿了全國機(jī)械設(shè)計(jì)一等獎(jiǎng)。當(dāng)時(shí)指導(dǎo)他的顧大強(qiáng)老師經(jīng)常教導(dǎo)他，“要用最巧妙的機(jī)構(gòu)完成一件復(fù)雜的事情”，這種思維訓(xùn)練對(duì)他來說終身受益。
后來?xiàng)钭阢y保送到光電科學(xué)與工程學(xué)院童利民教授團(tuán)隊(duì)攻讀碩士。他說：“交叉融合的求學(xué)經(jīng)歷為我后來研究提供了便利條件，當(dāng)面臨沒有現(xiàn)成的設(shè)備時(shí)，可以直接自己做一個(gè)。”
在碩士期間，楊宗銀除了生長出彩虹漸變半導(dǎo)體納米線，還基于這種材料開發(fā)了世界最寬光譜可調(diào)諧激光器。就像收音機(jī)不同的調(diào)臺(tái)，能夠聽到不同的節(jié)目，不同的激光波長能夠?qū)ξ镔|(zhì)進(jìn)行不同層面的探測(cè)。
從小他就喜歡做小發(fā)明。為此楊宗銀也沒少挨父母批評(píng)，他總是會(huì)把家里收音機(jī)、鬧鐘等拆開，研究其中的機(jī)理。“其實(shí)很多時(shí)候因?yàn)闆]有配件店，所以只能拆了東西，拆東墻補(bǔ)西墻。”不過，他確實(shí)還制作出隨著光照自動(dòng)響的鬧鐘、光控?zé)舻刃“l(fā)明。
童年時(shí)的配件匱乏，早已一去不復(fù)返。
如今，走進(jìn)楊宗銀在浙大玉泉校區(qū)的辦公室，更像一個(gè)實(shí)驗(yàn)室。電路焊接平臺(tái)上，電烙鐵、電路板、各種零配件，一應(yīng)俱全。“回到浙大后對(duì)自己的辦公室做了規(guī)劃，圓了兒時(shí)的夢(mèng)想。”他說，“很享受制作機(jī)械電路的過程，比打游戲有趣。”
讀文獻(xiàn)到寫文獻(xiàn)
繪制一個(gè)領(lǐng)域“藏寶圖”
回到浙大工作，楊宗銀的研究是將微型光譜儀進(jìn)一步往應(yīng)用端邁進(jìn)。同時(shí)作為一名博士生導(dǎo)師，他還有一個(gè)重要的使命，就是把學(xué)生領(lǐng)入科研之門。
一篇好的文獻(xiàn)綜述，就是認(rèn)識(shí)一個(gè)領(lǐng)域的主心骨，是一張“藏寶圖”。與此同時(shí)，一篇好的文獻(xiàn)綜述，更展示出在一個(gè)領(lǐng)域中的影響力。
如何向全球科研探索者們展現(xiàn)好微型光譜儀領(lǐng)域的“全景”？楊宗銀認(rèn)為，只是把技術(shù)原理和研究進(jìn)展介紹清楚是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還要有全局觀，用一個(gè)清晰的脈絡(luò)把全文串起來。“我把整個(gè)領(lǐng)域幾百篇文獻(xiàn)捋了好幾遍，了然于胸，最后像介紹老朋友一樣把它們串起來講。”
“在后續(xù)的修改中，我和另外幾位合作者討論了幾十次，不厭其煩地對(duì)文章進(jìn)行精雕細(xì)琢。記得我在準(zhǔn)備文章圖片的時(shí)候盯著屏幕好幾天就為了不讓它們有一點(diǎn)瑕疵。”他說。Science審稿人給予非常高的評(píng)價(jià)：“這篇文章概況的很全面，從文到和圖片都組織得非常完美。”
如何用好“藏寶圖”？楊宗銀也有自己的獨(dú)家秘笈。
在新生中，他都會(huì)給同學(xué)們“打個(gè)樣”，面對(duì)面教學(xué)生如何讀文獻(xiàn)管理文獻(xiàn)。“每讀完一篇文獻(xiàn)后，在軟件里做個(gè)標(biāo)簽，這樣日積月累，大量的文獻(xiàn)就能理出一個(gè)脈絡(luò)，后續(xù)根據(jù)這些標(biāo)簽迅速找到需要的文獻(xiàn)。”
從前沿探究的堅(jiān)持不懈，到帶領(lǐng)學(xué)生探索的孜孜不倦。他還會(huì)手把手指導(dǎo)學(xué)生如何搭建和使用實(shí)驗(yàn)儀器，也樂在其中。“如果說，科研的成就感在于做出獨(dú)創(chuàng)的貢獻(xiàn)和價(jià)值。”楊宗銀說，“那么帶學(xué)生就是自我價(jià)值的延伸。”
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