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姚军由热爱到执着的青年物理科学家
 

  爱读科学家人物传记,少年时代就钟情物理学,从嘉善县陶庄镇一个普通农家走出的少年——姚军,现已是美国知名公立大学——马萨诸塞大学(又称麻省大学University of Massachusetts,简称UMASS)安姆斯特分校教授、美国国家科技基金青年科技发展奖获得者。在筑梦的路上,他始终追逐自己的梦想,用勤奋书写着自己的励志故事。

  “80后”的姚军,即将步入不惑之年,回忆年少时与物理学的结缘,他笑称源于自己爱钻“牛角尖”。初中时的他,受同学影响,对数理化产生了兴趣,特别爱钻研物理学。初、高中时期,他多次在市、省、全国物理、化学和数学竞赛中获奖。

  高中时,他爱看科学家的传记。“我很小就离开家,到县城里求学了。夜深人静时,读着那些科学家的故事,心里会有很多触动,那时候就很向往未来也能做一些科学研究。”也是在那时,他遇到了一本改变他人生的好书——《别闹了,费曼先生》,这本书介绍了近代伟大的理论物理学家费曼的生平事迹。

  “这本书里描述的科学研究很不一样,费曼先生把科学研究当成了游戏,原来科研也能这样轻松、有趣。”姚军说这和他以前看过的科学家传记很不同,“以前总是看到科学家千辛万苦才能取得科研成果。”这本书让他受到了强烈的冲击,既要打下扎实的基本功,又要在科研中保持兴趣、享受乐趣,这些感悟影响了他今后的科研道路。

  高考后,姚军考上了上海复旦大学电子工程系。“电子,是物理学中最早发现的基本粒子。填报志愿时,我以为这个专业是研究电子粒子的。然而,进入大学后才发现,这个专业更偏向工程方面。”阴差阳错地报错了专业,让姚军很是懊悔。“本科可能是我最难过的一段时间了。”所以当大学四年结束,面临着工作或继续学业的抉择时,姚军毫不犹豫地选择了后者,“其实那时候,已有知名公司录用我了,但我还是选择了考研。”最终,姚军如愿进入了复旦大学物理系攻读硕士学位。

  经过研究生阶段的学习,姚军对今后自己的学习研究有了一个更明确的方向,他对应用物理产生了浓厚的兴趣。姚军开始计划出国留学,继续深造。由于本科时对本专业不感兴趣,姚军的成绩并不亮眼。然而美国的高等学府对本科成绩又比较看重,姚军的留学之路似乎并不容易。不过,他很快遇到了一个难得的机会。

  当时,美国莱斯大学的教授到复旦大学访问,姚军找机会和这位教授聊了聊。果不其然,这位教授看到姚军的本科成绩单后,非常直白地说他成绩不突出。虽然早有准备,但姚军还是心凉了一大截,“不过我还是鼓起勇气,很诚实地对这位教授说,成绩不好是因为我对这个专业不感兴趣。我告诉他,我喜欢物理,初、高中时代还凭着兴趣拿了不少物理竞赛的奖项。这说明我对感兴趣的事情,是有能力做好的。”没想到他这番话竟然引起了教授的共鸣,原来教授也有类似的经历。他告诉姚军,可以试着申请到莱斯大学攻读博士学位。2006年,姚军顺利前往莱斯大学。“我一直想给这位教授写封邮件,感谢他不经意的帮助,改变了一个年轻人的人生。”

  姚军在莱斯大学师从国际著名化学家詹姆斯·图尔(James Tour)攻读博士学位。期间,他发现了二氧化硅材料中本征性质的忆阻效应,推翻了半个世纪以来认为是外在效应的传统观念。这项发现所开发的试验电子存储芯片被太空船运送到外太空的国际宇航站进行抗辐射存储技术的研究,以及引发探索未来“透明电子系统”的可能性。姚军的这项发现被《纽约时报》头版以及美国电视台、美国各大科技报刊报道,其发现过程也被采访报道成“科学背后的故事”。

迪士尼彩乐园  然而谈起自己的这项发现,姚军很谦虚地说这只是凑巧。姚军说自己刚到美国攻读博士时,其实挺痛苦的,“很考验一个人的独立研究能力。导师常常留下一个题目,就让我自己研究,当时我甚至连仪器都不会用。”因为身边没有人可求教,姚军只能在仪器边上“守株待兔”,看到会使用仪器的人就立马上前求教。而让他更痛苦的是,当时做的项目,一直没有进展。“那时我就去帮助另一位同学做研究,一边帮忙一边学技术。”在研究中,姚军顺藤摸瓜发现了二氧化硅的作用,并出于好奇,不断地深入研究,最终发现了二氧化硅材料中本征性质的忆阻效应。“其实结果是其次的,在这个过程中我得到了锻炼。”姚军说相比科研成果,自己对科研精神的领悟是更大的收获,“我有两个感悟,一是科研需要独立精神,二是不能轻易放弃。”在攻读博士期间,姚军获得了6项技术专利。

  博士毕业后,姚军仍旧选择了继续钻研物理学。他选择前往哈佛大学做博士后研究,师从国际著名纳米领域专家查尔斯·李伯(Charles Lieber)教授。博士后期间,姚军开发了“纳米梳理”的纳米组装技术,使得纳米线的组装效果比原来提高了10倍以上。利用此项技术,他研制了第一台“自下而上”组装的纳米芯片电路,成了纳米电子领域一个里程碑代表。这项研究,姚军花了2年多的时间才完成。“物理研究,真的让我越来越着迷。虽然走过很多弯路,但是回头看时,却觉得充满了甘甜。”姚军说,这个研究完成的那天正值圣诞节,那天下着大雪,所有的交通都暂停了,他惦记着自己的研究,冒雪步行一个半小时走到了学校。“就在那一天,我终于完成了组装。这可能是最好的圣诞礼物了。”

  结束博士后研究的姚军依旧埋首于物理研究。现任教于美国麻省大学安姆斯特分校电子工程系的他,不久前又取得了一项巨大的科研成果,发表在国际顶级学术期刊《自然》上。他与微生物学家德里克·洛夫利(Derek Lovley)的实验室合作发明了一种名为“空气发电机”或“空气动力发电机”的装置。该装置的导电蛋白纳米线是由地杆菌产生的。空气发电机将电极连接蛋白质纳米线,使电流从大气中自然存在的水蒸气中产生,该装置可以全天候产生清洁能源。该项技术的优点是无污染、可再生、成本低,即使在撒哈拉沙漠等湿度极低的地区也可以发电。与其他形式的可再生能源(包括太阳能和风能)相比,它具有显著的优势,因为空气发电机不需要阳光或风能,所以即使在室内也能工作。

  这项研究得到了麻省大学安姆斯特分校技术商业和风险办公室的种子基金支持以及该校区自然科学学院的研究开发基金的支持。新技术将对未来可再生能源、气候变化和医学产生重大影响。

  2019年,姚军凭借出色的科研成绩获得了著名的美国国家科学基金青年科技发展奖。

  虽然忙于科研,但姚军对祖国、对家乡的发展十分关心。2018年底,姚军回到嘉善探亲。“在美国待久了,回到国内,突然发现自己变成‘土老帽’了。”他开玩笑道,“我都不会用支付宝,想在火车站里买瓶水都买不了。”姚军说他看到嘉善发展很快,不仅城市建设在发展,方方面面都在进步。“有机会,我希望可以回来。我对嘉善有很深的感情!”

 来源 嘉善传媒报刊部 作者 全媒体记者 王静皎 编辑 章永红 
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