-“小黑屋”的追光者 ——记中科院大连化学物理研究所研究员范峰滔
作者:张亚静
发布时间:2021-01-28
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-“小黑屋”的追光者 ——记中科院大连化学物理研究所研究员范峰滔

■张亚静

范峰滔指导学生调试仪器。

范峰滔

中科院大连化学物理研究所研究员、催化基础国家重点实验室副主任。主要从事(光)催化剂及(光)催化反应过程的原位、动态先进成像技术的表征研究,在国际上开创了紫外拉曼高温高压条件下研究分子筛合成机理的先河;发展了空间分辨的表面光电压成像方法并在国际上最早将其应用到微纳尺度光催化材料电荷分离的成像研究中。面向国家重大需求,从事深海资源探测的现场光谱仪研发工作,曾在马里亚纳海沟创造7449米的紫外拉曼探测世界纪录。

中科院大连化学物理研究所(以下简称大连化物所)能源楼有一间地下实验室,被科研人员亲切地称为“小黑屋”。这里摆放着先进的光谱表征仪器和装置,用来进行光催化等与“光”密切相关的前沿科学研究。其中,大部分仪器设备都是由“小黑屋”的家长——研究员范峰滔,带领大家一手搭建起来的。这里,也是他追光之旅的起点。

踏上追光新征程

范峰滔于2010年博士毕业,师从中科院院士李灿。博士期间,范峰滔便与“光”结下了不解之缘。那时他利用拉曼成像光谱研究了分子筛合成过程机理,并用原位紫外共振拉曼揭示了分子筛催化剂活性中心的结构和演化机理。毕业后,范峰滔留所工作。李灿对他寄予厚望,希望他结合组里多年光谱仪器开发和研究的积累,在光催化领域拓展新方向。

光催化领域涉及深奥的半导体物理学知识,这对于一直以来都在从事传统催化表征的范峰滔来说跨度非常大。

2010年,李灿因病在北京医治,受当时基于血管成像的介入手术的启发,与范峰滔几次打电话交流,认为光谱成像方向值得考虑。这就像一道光,为迷茫中的范峰滔指明了前进的方向。

追光之路并非坦途。研究团队发现半导体的晶面对光催化反应似乎有很大的影响。经过一段时间的摸索和调研,范峰滔计划以原子力显微镜、光学和半导体晶面性质为基础开展工作。由于缺少合适的仪器设备,工作在前期准备阶段就卡住了。他们不得不亲自设计、自主研发。

范峰滔带领团队制备了大量模型样品和装置,多次往返于北京和大连两地,寻求大仪器公司进行测试,打造合适的配件和仪器。在此期间,范峰滔前往荷兰乌得勒支大学进行访问,进一步感受到了仪器创新对于揭示重大科学问题的重要性,也进一步坚定了要发展新的成像表征方法的想法。

2012年,范峰滔在能源楼地下室找了一间不到20平方米的房间,作为攻坚“战场”。而成型的设备仪器也陆续搬进去,“小黑屋”就这样诞生了。范峰滔带领团队在此开始了表面光电压及成像光谱表征方面的研究。

时光不负追光人

研究初期,范峰滔团队每天总能收到很多奇怪的信号。每每回忆起来,他都感慨颇多:“这些没有规律又无法解释的信号就像梦魇一样每天出现在梦中,我半夜常常会被惊醒。”

同时,李灿对实验结果提出的质疑、对仪器性能和谱图解析能力提出的高标准要求,也激励着范峰滔务实笃行,不懈奋斗。他们一边做实验,一边继续学习专业书籍,逐步改进实验仪器和方法。团队互相扶持,每天坚持近14个小时的高强度工作。终于,在经历了漫长而艰辛的摸索后,他们逐渐获得有规律的信号。历经四年的努力,相关工作终于取得阶段性成果,2015年7月第一篇表面光电压及成像光谱文章终于诞生了。

万事开头难,在范峰滔的带领下,相关研究慢慢步入正轨。目前,“小黑屋”小组不断发展壮大,越来越多的年轻人主动选择这一有挑战性的方向。他们面向国际前沿领域,取得了一系列丰硕的成果,受到国际太阳能转化研究领域科学家的广泛关注,已在国内外核心刊物发表论文70余篇,并多次应邀在国际重要学术会议上作报告。

除进行基础研究外,范峰滔还承担了多项面向国家重大需求的重要科研项目。他将博士期间使用的紫外拉曼光谱方法引入到深海资源探测中,研发的7000米级深海原位探测紫外激光拉曼光谱仪在马里亚纳海沟成功通过7000米海试验证,创造了拉曼光谱仪最高深海探测纪录。

追光逐梦的领路人

涉及仪器搭建和测试问题时,范峰滔总是亲自上手,和学生们团队作战。作为博导,范峰滔甘做学生的领路人,为年轻的“追光者们”指引方向。学生们都说他就像大哥哥一样亲切,稳重而又幽默风趣,平时常常和大家聊天谈心,给枯燥的科研生活带来温暖和乐趣。

范峰滔为学生创造了一个开放包容的科研氛围。对于学生的科研灵感和想法,他支持和鼓励他们大胆尝试,勇于挑战新方向。得益于他的信任,学生们大胆探索,不因害怕犯错而畏畏缩缩。范峰滔还常常组织“讨论会”,讲述一些身边科学家的故事,鼓励大家不辱时代使命,心系祖国发展,为科技强国建设贡献自己的力量。

不论是为人处世,还是科研态度,范峰滔感染着研究组的每一个人,他是“小黑屋”的追光者,也是领路人。未来,他将继续带领“小黑屋”一众追光学子,一同探索光谱的奥秘,在光催化的前沿科学研究领域深耕细作,再创辉煌。

(作者单位:中科院大连化学物理研究所)

《中国科学报》 (2021-01-28 第3版 信息技术)




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