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走进江雷的办公室,首先注意到的是书柜上挂的那一书法条幅,“天道酬勤”四个字遒劲古朴。
这是江雷的姑夫的书法。“1992 年我要去日本留学时,姑夫送了我这幅字,我带着它远渡东瀛,伴随我度过7年的海外求学生涯,后来我又把它带回了国内,鞭策我在科研道路上奋发前行。它是我藉以自勉的一句格言,也是我人生的一面镜子。”江雷的话匣子从这幅书法打开。
江雷出身书香门第,姑姑和姑夫是高级知识分子,父母也是吉林大学化学系的教授,从小就受到“书香”的熏染,“天道酬勤”的个中道理自然心领神会。“不过,我在吉林大学本科学的是物理,后来才转到化学,读化学系物理化学专业硕士。我始终认为,物理学科打下的牢固底子使我今天的科研受益匪浅,思维方式和纯粹读化学的人也大不一样,能够在纳米界面材料研究领域里如鱼得水,学过的一些物理知识真是帮了我的大忙。”
“还有,我高中的时候理想的职业是军人,而不是当物理学家或化学家。”江雷话锋一转说,“我从小喜欢《孙子兵法》,现在仍然不改初衷,一有闲暇就翻开这本书看看。”
如今已是国内知名的纳米专家的江雷,对记者谈了他的用“兵”之“道”。
兵贵神速 捷足先登
在普通人眼里,江雷的人生之路似乎“走”得特别顺。江雷说:“我哪里是在‘走’啊?我一直都在‘跑’,而且是一路狂奔,丝毫不敢有所松懈怠慢。”
江雷还在大学时代,就为我国棋坛名将陈祖德自传中描述的“红绿灯现象”所触动。在每个人的生命旅途中,不时会遭遇红绿灯。望着眼前还在闪烁的红灯,有的人会加快速度抢道路;有的人却放缓脚步慢馒悠悠地等绿灯。江雷自诩性格是属于赶绿灯、抢道路一类的,“这个绿灯不失时机地赶过来了,下个路口可能还会赶上绿灯;如果漫不经心地等着红灯变成绿灯,可能下个路口还是红灯,那就一错再错、一慢再慢,永远是落在人家后头。”。
江雷1987年本科毕业就读硕士,“科学研究离不开第一手的实验数据,我读了半年硕士课程就提前一年进了实验室。这样,当我的后来一些同学拖拉着进实验室时,我已经有了自己的实验数据,准备着手写论文了。”3
年硕士读下来,江雷共发表了10余篇论文。这些论文总的水平不低,其中一篇还与博士研究生的论文比肩,获得了吉林大学“青春杯”科技论文大奖赛特别奖。
“这或许就是我在人生道路上抢得的第一个‘绿灯’吧,紧接着,国家教委下达了吉林大学与东京大学联合培养博士生的名额,自然非我莫属,留学东瀛的门户为我敞开了。”
硕士刚毕业的江雷转眼间成了东京大学藤岛昭先生的博士生,走进了藤岛实验室,“我还是丝毫不敢懈怠,还得接着抢前方路口的绿灯。”江雷说,“那年我们公派去日本的留学生100多名,分散在东京的各个大学,有的想着打工贴补生活,有的想先提高语言能力,我还是坚信‘天道酬勤’,必须‘闻鸡起舞’。”。
江雷第二天就一头扎进了实验室。有人对江雷说:“那么玩命干啥?不就是给‘日本鬼子’打工吗?”
“我其实是给自己‘打工’。我要走自己的路。一开始路就走得慢了,今后想赶也赶不过来。”江雷对记者说:我们换个现象比喻“红绿灯现象”,比如两个同样的物体,重力加速度一样,但其中有个物体提前落下来一秒,结果自然也就大不一样;用兵家的说法,则是“兵贵神速”。
就这样,江雷一路紧追不舍地又抢了一个“绿灯”:在藤岛实验室的研究工作令人刮目,博士毕业后,江雷被导师藤岛先生推荐到日本科技厅神奈川科学技术研究院,先是担任高年薪的专任研究员,后来则是主管“光电界面相变控制”的课题组组长,一干就是5年。
国之大事 不可不察
当江雷进入日本藤岛实验室时,国际上的纳米界面材料研究几乎刚刚起步。
各国科学家相信,不同结构的物质可以形成各种各样的东西,借助异质材料的接触与融合所产生的纳米级界面的奇异功能特性,可以创造出无数功能特殊、性状奇异的新型材料,并使之实现产业化。但是,在物质的二维表面上形成特殊的纳米界面结构的二元协同的表面相,以及它所显示出来的超常的客观物性,对其中的微观机制研究毕竟是一个世界性的全新课题,它涉及到界面物理、界面化学、甚至包括界面生物学等领域,研究的难度可想而知。
“兵者,国之大事,不可不察。”高中时就曾熟读兵书的江雷这样认为。由于命运的原因,他最终没有选择军旅作为自己的职业,但已经留学东瀛的他非常敏感地意识到:纳米界面材料是世界科学研究的前沿阵地,国家战略需求的关键堡垒,今后将在国际科技和经济发展中扮演着举足轻重的角色。
江雷认为;与“有所为,有所不为”的兵家之言一脉相承,以自己有限的青春年华和时间精力,未来科研方向的把握,也应该如兵家所言,“途有所不由,军有所不击,城有所不攻,地有所不争,君命有所不受。”自己学有所成肯定要回国,拿什么东西报效祖国?“纳米界面材料”的最新研究成果就是最好的奉献!
江雷义无反顾地一头扑进了实验室。在整整6年多的时间里夜以继日,江雷几乎都是在电子显微镜和激光脉冲仪前度过的。他进行一次又一次的实验,睁大一双清澈明亮的眼眸,寻找并发现光电界面新材料新结构的蛛丝马迹。难以抗拒的渴望科学新发现的冲动,在他年青的胸膛里激情澎湃,提供着他彻夜不眠工作的旺盛精力。
“我是以科研第一线的具体实践,在给自己写可以挑战生理极限、超越自我的‘说明书’。”江雷说;“只有这样,通常人们认为枯燥乏味的那些基础研究工作,也会因此而变得愉快而有趣起来。”在日本留学的6
年多时间里,江雷仅研究论文就发表了60多篇,其中作为第一作者的有30多篇。
早在20世纪初年,科学家就已经利用物质的二元协同原子材料,将铁与铬这两类在空气中极易氧化的合金相合成为不锈钢,同时,也将铁和铬这二类普通硬度的合金相结合为超硬钢。到了20世纪30年代,又在物质的分子水平上开发出了二元分子协同材料,如电子受体与电子结构相结合成为有机超导体以及有机强磁体。到20世纪80年代后,比原子、分子级的开发更加深入了一个层次,那就是物质的纳米级的研究开发。
以纳米为单位度量的物质,在一定条件作用下,具有常规粗晶粒材料所不具备的奇异特性和反常特性,因而应用前景备受各国科学家瞩目。读兵书其实也是在读哲学。自然界的各种物质材料千变万变,九九归一,总可以寻找到其中内在的统一规律。根据纳米材料的结构特性,把看似对立的一些矛盾进行调和,就会产生种种新的效应,这实际上是辩证法中对立的统一。
1998年3 月的一天,江雷正在准备日本化学学会年会的发言材料,突然,创新的思维如电光石火般在江雷的脑海里闪过:既然现代科学已经证实物质都是由各种协同互补的二元性基本粒子所组成,而且人类亦已经开始有意识利用二元协同性研制新材料,那么为什么不能把这种二元协同性推广到纳米尺度界面呢?
根据江雷过去已有的研究成果,当对某物质采取某种特殊的表面加工后,在介观尺度能形成交错混杂的两种不同性质的二维表面相区,这种具有不同、甚至完全相反理化性质的纳米相区,在某种条件下具有协同的相互作用,以致在宏观表面上形成超常规的界面物质的材料。在这一刹那间,江雷对“二元协同纳米界面材料”的研究,有了种醍醐灌顶、茅塞顿开的感觉。
万物负阴抱阳
科学实验数据表明,两种性质相反的材料作到纳米时,在特定的条件下具有协同的相互作用,在宏观上会表现出奇特的性能;二元协同纳米界面材料就是在材料的宏观表面建立一个这样的结构。
江雷和他的同事在实验中观察到,在紫外光的照射下,二氧化钛表面表现出亲水的效果,即水滴在这个表面上很自然的铺展开,不会产生雾滴。这实在是个奇妙无比的现象。江雷不由地联想到:中国古代哲学中就有“阴阳合一”等朴素的真理;早在2000多年前,深谙哲理的中华民族祖先就以其聪睿的智慧,指出了“万物负阴抱阳,冲气以为和”,也就是说,物质可以分为阴阳两个方面,阴阳变化交合,就能产生出万物。
由此,江雷提出大胆的设想:是否在这个表面上存在着亲水和疏水的纳米结构,促使了这个表面具有亲水的效果呢?如果这种界面存在,它还会有一个宏观的现象,它必定还会亲油。
10分钟后试验结果出来了:这个界面又亲水又亲油。随后,江雷和他的同事很快复制出了亲水和疏水相间的纳米结构;对玻璃的表面进行处理,也再次证实玻璃的表面具有亲水和亲油的特性。
既然能做出了亲水、亲油的材料,举一反三,必然也能做出疏水与疏油的材料。
在大自然中我们不难发现,荷叶“出淤泥而不染”,具有极强的疏水、疏油的性能。是否荷叶的表面具有特殊的结构呢?
在荷叶的扫描电镜的照片上,江雷看到其表面的结构清晰可见,那些凹凸不平的纳米结构,正是他所要寻找的正确答案。
江雷为自己的发现而激动万分。他不由赞叹东方古国传统文化的灿烂与伟大。怀着对老子阴阳学说的崇敬心情,江雷把这种具有阴阳二元的物质在纳米界面上呈现出的超常规的界面物质材料,命名为二元协同纳米界面材料。
江雷在吉林大学的博士导师是李铁津教授。江雷立即打国际长途电话告诉他自己的最新发现,在我国化学界享有盛名的李铁津教授回答的第一句话是:“这下可真有的干了,根据这个理论我们国家可以干很多事!”
将研究的材料置于一个纳米级的界面上,从中发现新规律、寻找新材料,藤岛实验室作为世界纳米界面材料研究领域的先驱者,多年来在该领域进行了资金的巨大投入,可谓“众里寻她千百度”,现在由于一位来自中国的博士后的“蓦然回首”,却发现一位艳丽的“美人”已经站在“灯火阑珊处”了。
集多项研究成果之大成,江雷提出的“二元协同纳米界面结构”理论,发表于1998年春季的日本化学学会。
1998年5月,江雷以他纳米材料研究的骄人成就,荣获了日本文部省颁发的青年特别奖励基金。
壮士断腕 破釜沉舟
1994年中国科学院实施“百人计划”。根据这一计划,中国科学院拟向海内外招聘100 人左右的学科带头人,为中国科技造就一支堪当领军重任的“将帅之才”。对从事科研的优秀人才来说,能够入选“百人计划”不仅对他是种科研和生活上的基本保障,更重要的是种学术水平的充分肯定。仿佛冥冥之中要圆江雷一个高中时就向往带兵打仗的美梦,1998年江雷入选中国科学院“百人计划”,成为一名科技战线的将领,也可以“沙场秋点兵”了。
故事还得从1998年2月说起。那时,江雷知道中国科学院化学研究所所长、中国化学界颇富盛誉的朱道本院士要到日本,他直接和朱道本院士取得联系后,不久就在朱道本下榻的宾馆里见了面,两人一见如故,交流得十分投机,竟很快成了忘年交。
江雷和朱道本院士谈起了他的科研思路不为自己在日本的助教授所理解、缺乏被充分重视的一些苦恼和困惑。朱道本院士在对江雷“心有灵犀一点通”的同时,谈起中国科学院的“百人计划”
诱人之处。回国后不到一星期之后,朱道本所长就给江雷发来了关于申请“百人计划”的电子邮件。
是年5月,江雷自费回到祖国北京,参加了一个海外青年科学家研讨会,同时也顺便“侦察”了一下国内人才需求的“火力”。这期间,江雷见到了时任国家科技部基础研究司的邵立勤副司长,只简单介绍了20分钟,学物理出身的邵立勤就对江雷的研究工作表示了理解和极大兴趣,提出他如果准备回国,可以考虑就课题的进一步研究申请国家“973”计划项目。江雷前进的前方道路,再次闪现出一盏催他提速急行绿灯。
中国科学院副院长白春礼到江雷下榻的招待所看望,这位在中国科学院负责“百人计划”实施的科技少帅,和江雷同样有海外留学的经历,同样对纳米科学研究有着深刻理解的科学家,和江雷敞开心扉谈到:从纳米界面结构课题入手,要一方面搞应用基础研究,一方面搞企业化运作,实现纳米技术的产业化辐射。
作为一位科研人员,最痛苦的,莫过于原始创新的思路无人理解,最兴奋的,则在于标新立异有知音。破釜沉舟,是需要江雷壮士断腕的时候了。
江雷在学术上无疑是成功的。无论在东京大学藤岛实验室,也无论是在神奈川科技研究院,他在有关光电界面材料的制备与理化性质研究取得的诸多成果,使得日本及美国的许多大学和跨国大公司向他敞开了大门。凭他的奉后的科研资历和能力,导师早就答应给他一份酬薪丰厚的教职;他还可以去跨国大公司任职,那些从事纳米材料开发的日本一流企业,开给他的年薪都在千万日元之上。退而言之,这一年的夏天,母校吉林大学的兼职教授的聘书和申请“长江学者”的邀请函也已送到江雷手上。
1998年8月,江雷再度来到北京,出席了世界青年纳米科学研讨会,中国科学院及化学研究所专门邀请他前往化学研究所参观讲学。江雷的讲学引起了轰动不说,研究所仅用一个星期时间,就通过了江雷的研究员职称评审,特批了三室一厅的住房,并为江雷申请了科研经费。同年12月,化学研究所通过了江雷的“百人计划”答辩,并很快为他配置了专门的助手,负责二元纳米界面材料实验室的筹备事宜。
江雷选择了中国科学院,是看好了“百人计划”的舞台,并为化学研究所的情真意切所深深打动:研究所的6位领导曾全部出动和他座谈,在短短的一个半小时里,就把他来研究所工作的具体事宜敲定谈妥,其工作效率让在号称“奔走一族”的日本已习以为常的江雷也惊讶不已。
中国科学院选择江雷,不仅在于他是一些重要纳米材料研究的亲身参与者,更重要的是意识到他潜在的创新能力将进一步厚积薄发,他所提出的“二元协同纳米界面结构”这一全新概念,也将给我国带来广阔的产业化前景。
“因粮与敌”与“草船借箭”
荷叶上存在的许许多多纳米孔,在水滴、油滴,乃至所有液体滴在这个界面的时候,都会形成一层气膜,使水或油都不能侵入这个表面,因此产生疏水、疏油的效果。
同样,经过凹凸纳米结构处理过的织物,也表现疏水、疏油的特性。把氧化剂和还原剂作成纳米结构,形成二元协同纳米界面材料,可高效地分解有毒气体和有机物,还具有杀菌的作用,同时可用于净化空气,提高人们的生活质量。
物质世界的二元性无穷无尽,二元协同纳米界面材料的排列组合也将是无穷无尽,回到祖国的江雷坚信;随着科技的不断发展,我们迎接的将是一个丰富多彩的功能材料新世界。“一种材料在不同的环境作用下,将表现出其迥然不同的特性,同样,一个人在不同的创新文化氛围里,发挥的作用也不尽相同。”江雷对记者说。
江雷和他领导的课题组成员一起,很快研究出一类纳米新型功能的材料,用它对织物处理之后,织物会不沾水,不沾油;用它对瓷砖、玻璃处理之后,具有自清洁的功能。
根据中国科学院和化学研究所的产业化思路,积极进行纳米技术的转移和传递,迅速在相关企业开展广泛的合作,形成了战略伙伴关系。“兵家说‘因粮与敌’,我们这里讲的‘敌’,不是‘敌对’,而是要充分‘借力’,像诸葛亮那样懂得“草船借箭”,发展高科技,实现产业化,就要整和并优化社会各方的资源,争取资源的最佳配置。哪怕是竞争对手,也可以谈判与合作。”
江雷说:我合作的目标就是要让合作的对方“赢”,哪怕对方“赢”了90%,我们只“赢”10%;但如果我们合作10个项目的话,最终的结果就是100%。纳米界面材料实验室的基础应用研究,很多都与化学研究所其他课题组,以及吉林大学、北京理工大学等科研单位开展交叉学科的合作,取得了“双赢”。产业化方面的合作也是这样。
化学研究所和中国商品交易中心共同组建了北京中商世纪纳米技术有限公司,奇异的“纳米自洁领带”、“纳米自洁丝巾”应运而生:它和普通领带、丝巾没什么两样,但经过纳米技术处理,产生了特殊功能。污水像落在荷叶之上,一点粘不上,用手搓搓,净水一冲,污迹和油垢就没有了,根本不用洗涤用品。
1999年底,由江雷担任首席科学家的中商世纪公司举行新闻发布会,首次隆重推出超双亲性二元协同界面材料技术(既亲水又亲油)和超双疏性界面材料(既疏水又疏油),向社会各界展示了漂亮的“纳米自洁领带”。如魔术便幻一般,经过纳米技术处理过的各类纺织材料不仅可以防水、防油,还具有了杀菌、防辐射、防霉等特殊效果,原有织物的各种性能保持不变,包括纤维强度、染料亲和性、耐洗涤性、免烫性等。
人们清楚地记得那一幕:2000年春天,国家纳米科技指导协调委员会首席科学家白春礼院士在中南海为国务院领导讲纳米科技,朱基总理对他现场演示的防污领带表示极大兴趣的情景。如今,由化学研究所提供双疏纳米技术,中商世纪公司和宁波艾力特公司合作推出的纳米领带,不仅已批量投入市场,标有“中国科学院”字样的领带还成为赠送国外贵宾的礼品,成为了“领带大使”。
浙江嵊州是著名的“领带之乡”,当地企业慕名与化学研究所合作,推出的“纳米自洁领带”亦远销海内外。
作为外墙用的玻璃、陶瓷等建筑材料也能像荷花一样“出淤泥而不染”:在玻璃、瓷砖等建筑材料表面采用超双亲界面材料技术后,水滴或油滴与表面的接触角接近零度,实现自清洁及防雾效果。江雷预言,这种超双亲界面材料技术今后必将在城市幕墙玻璃、浴室的镜子、各种眼镜、汽车玻璃等得到广泛应用。
江雷研究员带领的研究小组还成功的研制出了超双疏阵列碳纳米管膜,2001年5月出版的德国《应用化学》对这一研究成果进行了详细报道。紧接着,他们再接再厉,在该杂志上连中三元,分别利用普通疏水高分子、甚至双亲高分子实现了超疏水特性。正是这些系列性的成果,赢得了国际材料领域权威杂志《先进材料》主编的亲睐,邀请他们为杂志撰写了系统的综述文章。
“文武之道 一张一驰”
一位研究生走进江雷的办公室,向他要正在抽的香烟烟灰,让正在采访的记者大惑不解。江雷解释说:学生要用烟灰做纺织品防静电的测试,因为经过燃烧的烟灰比较纯正,没有杂质。采访的话题也就由此转入他如何带“兵”。
“对学生我是‘无为而治’。”江雷说,“我在面试和招收研究生时线条很粗,因为我一向认为,只有无能的导师,没有差劲的学生,也可以说是‘强将手下无弱兵’。实际上,我现在带的几位研究生写出了比较好的论文,他们过去也不是从名牌高校毕业的,那些没考成‘托福’出国留学的学生中,潜在科技创新能力的也大有人在。”
“什么叫‘文武之道, 一张一弛’?弓上弦叫张,卸下弦叫弛,打仗用兵是如此,带领和指导学生也是如此。我安排的研究生的学习和工作,就是要让他们感到有紧也有松,能够真正体验到科研的乐趣。”江雷说:“当然,还有句兵书上的话叫‘士不亲不罚’,对那些自己已经比较熟悉的学生才‘罚’,对他们有时可能会比较严厉,对刚招收进来、实验室情况还不太了解的那些学生,则更多的是表现一种温情。”
2000年12月1日,日本东京大学教授藤岛昭先生,专程来中国看望他的得意门生。得知江雷在较短的时间里已取得了令人瞩目的成绩,他在惊讶不已的同时发出了由衷的赞叹。就是江雷的这位恩师,他和东京大学的桥本教授一起,当年在江雷回国筹建新实验室时提供并赠送了价值上千万日元的仪器,“藤岛昭先生当年对我的培养也是‘文武之道,
一张一弛’,如今,我正是像他那样培养自己的学生。”
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