【科技日報】北理工教授張加濤：科研不能有半點“雜質(zhì)”
發(fā)布日期：2018-11-05 供稿：科技日報 編輯：吳楠 審核：王征 閱讀次數(shù)：
原文標題：張加濤：科研不能有半點“雜質(zhì)”
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“對光電器件而言，純半導(dǎo)體是無用的，但加入雜質(zhì)后可實現(xiàn)‘點石成金’，讓這些材料具備發(fā)光、發(fā)電等性能。”北京理工大學(xué)材料學(xué)院徐特立特聘教授張加濤對科技日報記者說，大家耳熟能詳?shù)墓柚阅鼙患庸こ蔀殡娮悠鞑?，正因為在純半?dǎo)體硅中摻入了雜質(zhì)，使其純度下降，令其具備了發(fā)光、發(fā)電等性能。“不過，我做的不是硅這類傳統(tǒng)半導(dǎo)體，而是Ⅱ-Ⅵ、Ⅲ-Ⅴ族半導(dǎo)體納米晶材料?！?/p>
近日，張加濤團隊首次實現(xiàn)不同巰基配體和有機溶劑協(xié)同作用，相關(guān)論文發(fā)表在化學(xué)領(lǐng)域頂級期刊《德國應(yīng)用化學(xué)》上。2018年3月，因在無機納米材料化學(xué)領(lǐng)域作出了突出貢獻，43歲的張加濤受聘為英國皇家化學(xué)會會士。
挑戰(zhàn)國際難題，實現(xiàn)精準摻雜
在半導(dǎo)體納米晶材料的研究中，要想使材料得到廣泛應(yīng)用，關(guān)鍵要解決納米級的精準摻雜問題。但半導(dǎo)體納米晶材料尺寸小，其具備的自清潔效應(yīng)使雜質(zhì)在其中很不穩(wěn)定，因此實現(xiàn)精準摻雜難度很大。如何使雜質(zhì)在半導(dǎo)體納米材料中穩(wěn)定地發(fā)揮作用，成為該領(lǐng)域的國際性難題之一。
近三年，張加濤帶隊利用納米化學(xué)方法，通過一種離子交換反應(yīng)，調(diào)控其反應(yīng)的熱力學(xué)和動力學(xué)過程，實現(xiàn)了Ag+、Cu+離子等在Ⅱ-Ⅵ族半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)中的深度取代性摻雜，并且使摻雜濃度可控。“這個過程能讓半導(dǎo)體材料具備其他性能，讓該材料發(fā)揮出更大的作用?！睆埣訚f。
張加濤把自己的研究比作改變食材本身的味道。“通常，炒番茄會加入各種調(diào)料讓味道變好。我們的工作則是在番茄生長初期就介入，摻入少量‘雜質(zhì)’，讓其味道發(fā)生根本性改變?！睆埣訚f，在半導(dǎo)體形成初期加入1%至2%的雜質(zhì)就可以讓其性能發(fā)生根本性的改變。
張加濤課題組與意大利賽吉奧·布羅維利（Sergio Brovelli）教授課題組合作，全面而系統(tǒng)地研究了Ag+離子摻雜CdSe納米晶的激發(fā)衰減過程，相關(guān)成果于今年發(fā)表在國際納米科技權(quán)威雜志《自然·納米技術(shù)》上。
對工作異常執(zhí)著，被稱“911先生”
張加濤認為，科研工作者一定要嚴謹、實事求是，“科研工作不能有半點兒‘雜質(zhì)’”。對每個實驗項目，他們都反復(fù)討論，不放過每個細節(jié)?！皩嶒炦^程中，我們碰到的很多東西都是未知的，把未知變成已知需要用數(shù)據(jù)說話，用試驗和理論證明?！彼f。
張加濤對科研工作有著異乎尋常的執(zhí)著。他常對學(xué)生講：“世上無難事，只要敢想敢做、堅持去做、努力去做，一定會有所收獲?！痹趪馇髮W(xué)期間，張加濤每天早上9點進入實驗室，晚上11點才離開，他也因此被稱為“911先生”。他每天中午只在實驗室隔壁的小屋子里用半個小時吃飯，之后便又一頭扎進實驗室中。
這樣的科研態(tài)度也讓張加濤近年來收獲頗豐。他以第一作者、通訊作者身份在《自然》《科學(xué)》等頂級期刊發(fā)表論文50余篇，ESI高被引3篇。
張加濤說，突破難點才能發(fā)表高水平文章，受國際同行認可。“科研為什么叫攻關(guān)呢？因為要攀登科學(xué)高峰、追求極致，不能只爬個小山坡。”正因為在納米材料化學(xué)領(lǐng)域的不斷突破，他在留學(xué)回國后受邀成為北京理工大學(xué)首位徐特立特聘教授。
“不輕易錯過閃現(xiàn)的靈感。”張加濤鼓勵學(xué)生追求極致，發(fā)現(xiàn)細節(jié)中存在的問題，而且他特別重視培養(yǎng)學(xué)生們的自主創(chuàng)新精神。他的兩名學(xué)生曾在用離子交換法制備CdS量子點的實驗中，發(fā)現(xiàn)本該發(fā)黃色熒光的量子點發(fā)出了紅色熒光。他們原以為做實驗出了差錯，于是羞愧地向老師張加濤說明情況。
但經(jīng)仔細分析論證，張加濤發(fā)現(xiàn)這個情況不是錯誤，而是一種新現(xiàn)象。于是他和兩位學(xué)生一起研究該現(xiàn)象，最終發(fā)現(xiàn)在摻雜異價離子后量子點可以發(fā)出紅光，并將研究成果發(fā)表在《先進材料》雜志上?！翱茖W(xué)發(fā)現(xiàn)有時就在不經(jīng)意之間，關(guān)鍵是要搞清楚這個不經(jīng)意的過程。”張加濤說。
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