走進科晶
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浙江大學(xué)（來源:浙江大學(xué)官微）
發(fā)布時間：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
把心路寫進實驗記錄本
光譜儀是測量光譜線中各個波長強度的設(shè)備，可以對物質(zhì)成分和結(jié)構(gòu)進行測知，廣泛應(yīng)用于科研、生產(chǎn)和生活中。比如一個蘋果是否成熟、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我們的手機中，將來或可通過拍攝進行食品安全和健康的監(jiān)測。”他在談及未來應(yīng)用時說，“再過幾個月，團隊研制的微型高光譜成像樣機就將面世。”
這樣一個比頭發(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)電子工程系實驗樓最晚走的那個人，但每一次離開都無法看到清晰的實驗結(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。”
打開楊宗銀的實驗筆記，上面用英文密密麻麻寫著各類實驗優(yōu)化的細(xì)節(jié)，但每天都有幾句中文格外醒目。“剛開始做實驗是非常有新鮮感的，但是失敗次數(shù)越多自己也會感到很無力。”他說，于是便在筆記中記下實驗中的靈光一閃，或者勉勵的話，“每天都期待好的結(jié)果，同時又期待新的一天快快到來。”
“當(dāng)時就寫了整整三大本筆記本。”楊宗銀說，“也會心灰意冷，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3年，歷經(jīng)150次失敗，實驗終于成功，他的論文于第二年5月投稿《科學(xué)》雜志，7月便被接受。評審專家評價這個工作是“集合了世界上最先進的材料合成工藝，配上最高超的器件制作水準(zhǔn)、實驗技巧和巧妙的算法，是一個驚艷之作（a true tour de force）。”
榮譽隨之而來，楊宗銀獲得了劍橋大學(xué)國際生全額獎學(xué)金（全球僅80名）和國家優(yōu)秀自費留學(xué)特別優(yōu)秀獎（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，其實在浙大求學(xué)期間就已經(jīng)打下基礎(chǔ)。
當(dāng)時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小時的不斷試錯改進的艱辛。
興趣與熱愛，讓他在浙大的學(xué)習(xí)時打開了一片新天地。在機械工程學(xué)院完成本科學(xué)業(yè)時，楊宗銀就把機器人、機械設(shè)計等領(lǐng)域的各類競賽都參加了一遍，樂在其中，還拿了全國機械設(shè)計一等獎。當(dāng)時指導(dǎo)他的顧大強老師經(jīng)常教導(dǎo)他，“要用最巧妙的機構(gòu)完成一件復(fù)雜的事情”，這種思維訓(xùn)練對他來說終身受益。
后來楊宗銀保送到光電科學(xué)與工程學(xué)院童利民教授團隊攻讀碩士。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，可以直接自己做一個。”
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。就像收音機不同的調(diào)臺，能夠聽到不同的節(jié)目，不同的激光波長能夠?qū)ξ镔|(zhì)進行不同層面的探測。
從小他就喜歡做小發(fā)明。為此楊宗銀也沒少挨父母批評，他總是會把家里收音機、鬧鐘等拆開，研究其中的機理。“其實很多時候因為沒有配件店，所以只能拆了東西，拆東墻補西墻。”不過，他確實還制作出隨著光照自動響的鬧鐘、光控?zé)舻刃“l(fā)明。
童年時的配件匱乏，早已一去不復(fù)返。
如今，走進楊宗銀在浙大玉泉校區(qū)的辦公室，更像一個實驗室。電路焊接平臺上，電烙鐵、電路板、各種零配件，一應(yīng)俱全。“回到浙大后對自己的辦公室做了規(guī)劃，圓了兒時的夢想。”他說，“很享受制作機械電路的過程，比打游戲有趣。”
讀文獻到寫文獻
繪制一個領(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一步往應(yīng)用端邁進。同時作為一名博士生導(dǎo)師，他還有一個重要的使命，就是把學(xué)生領(lǐng)入科研之門。
一篇好的文獻綜述，就是認(rèn)識一個領(lǐng)域的主心骨，是一張“藏寶圖”。與此同時，一篇好的文獻綜述，更展示出在一個領(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)原理和研究進展介紹清楚是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還要有全局觀，用一個清晰的脈絡(luò)把全文串起來。“我把整個領(lǐng)域幾百篇文獻捋了好幾遍，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，不厭其煩地對文章進行精雕細(xì)琢。記得我在準(zhǔn)備文章圖片的時候盯著屏幕好幾天就為了不讓它們有一點瑕疵。”他說。Science審稿人給予非常高的評價：“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家秘笈。
在新生中，他都會給同學(xué)們“打個樣”，面對面教學(xué)生如何讀文獻管理文獻。“每讀完一篇文獻后，在軟件里做個標(biāo)簽，這樣日積月累，大量的文獻就能理出一個脈絡(luò)，后續(xù)根據(jù)這些標(biāo)簽迅速找到需要的文獻。”
從前沿探究的堅持不懈，到帶領(lǐng)學(xué)生探索的孜孜不倦。他還會手把手指導(dǎo)學(xué)生如何搭建和使用實驗儀器，也樂在其中。“如果說，科研的成就感在于做出獨創(chuàng)的貢獻和價值。”楊宗銀說，“那么帶學(xué)生就是自我價值的延伸。”
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