科研對黎順德來說,是一個柳暗花明的故事。
一個平常的早上,黎順德匆匆走入實驗室,調節好儀器后,他將手套箱的溫度由最低依次調到最高,開始制備器件。
“就是這個!”
溫度果然對器件制備產生了顯著影響,昨晚睡前偶然聊到的idea竟打通了長久困擾的堵點。黎順德長舒一口氣,顧不上感受此刻的激動,再次投入下一步的試驗與驗證工作中。
2024年,黎順德共發表兩篇Nature(含共一),沉甸甸的成果背后是在實驗室度過的日日夜夜,“這個過程就像坐過山車一樣起起伏伏,有低谷也有突破,慢慢地學會用更平和的心態來看待”。
從面對科研的迷茫,到從95%負反饋中得到一次正反饋時產生的巨大喜悅,重復單調的科研時光慢慢生出多樣色彩。
前路迢迢,一路生花。在科研道路的兩側,黎順德也正創造自己的多重燕園身份,黨支書、團支書、學生兼職輔導員、實踐領隊……未名湖畔、博雅塔旁,他用“嘮嗑”聯結起支部成員;天南海北、城鎮鄉野,他用步履描摹社會光影。
他是黎順德,北京大學物理學院2021級博士生,2024年學生年度人物。
他為我們展示的,是一位燕園人的獨特生命脈絡:追光逐電,篤行不怠。
發Nature是一個“打怪升級”的過程
在黎順德看來,發表Nature其實更像一場“打怪升級的游戲”,創新科研是在強化自己的“裝備”,發表論文則是對領域“地圖”進行優化。盡管山路迢迢又漫漫,科研與投稿的過程漫長而艱辛,卻是實現科研思維躍遷的必經之路。
從碩士生到博士生,將來還可能從事獨立科研工作,這一過程中思維的變化是挺重要的。
從課題確定到實現電池性能提升,再到最終論文接收,大概有兩年半時間。回想起這段苦樂參半的時光,“有兩個對我來說屬于瓶頸突破、比較重要的時刻,一個是實現電池效率提升的時候,另一個是我們大改文章后完成猜想閉環的時候”。
黎順德的主要研究方向是鈣鈦礦太陽能電池,其中一個核心性能指標就是光電轉換效率。在長達近一年半的科研攻堅后,2023年3月份,黎順德所在課題組拿到了第三方性能認證報告,證明光電轉換效率實現了有效提升。
“拿到認證報告的那一天,我懸在心頭接近一年半的一塊小石頭落地了。因為這一年半多一直在做電池的性能,現在終于正式拿到第三方認證了。”
對黎順德來說,實現電池性能提升只是打怪通關的第一步,論文投稿的過程才是“玩家升級”的重要關卡。從2023的初夏到盛夏,投稿、退稿、修改、再投稿、再退稿……接連碰壁讓原本信心滿滿的團隊陷入低谷,大家反反復復開會研討仍不得其解。導師朱瑞教授提出:從基礎創新的思路出發,才能讓文章呈現出更有意義的創新點。
其實當時是有一份不甘心,而且我的博士周期還有一定的容錯時間,所以就堅持修改文章。
鉚著一股勁,黎順德和團隊成員開始大改文章,將底層邏輯推翻重來,在僅保留原來框架1/4部分的基礎上動工?!爱敃r我們一邊在修改文章,一邊繼續提升器件性能?!笔聦嵣?,當時研發出的鈣鈦礦太陽能電池性能并不夠穩定,即使保證制備工藝流程完全一致,仍會隨著季節變化而波動。性能變化肯定是由某種變量導致的,但變量是什么?團隊先后選定濕度和靜電進行試驗,結果卻都不盡如人意。
那段時間,黎順德全身心都撲在課題研究上,吃飯想、睡覺想,“可能進入狀態了,有天睡覺前突然與羅德映教授聊到溫度這個因素,第二天馬上到實驗室去試”。這看似乍然一現的靈光卻成為貫通整套體系的密鑰,環境溫度果然在器件制備時發揮顯著作用,對薄膜高密勒指數晶面產生關鍵影響。
以溫度為切入口,黎順德和團隊進一步發現高密勒指數(211)晶面的“自鈍化”以及“形成相干晶界”的特性,并利用這種特性實現高質量微米級鈣鈦礦厚膜的制備,最終得到穩定性好的高性能鈣鈦礦太陽能電池。
接下來的性能表征與驗證工作都一馬平川般順利進行,在重新拿到的關鍵數據基礎上,黎順德與團隊再次大改文章,邊寫邊討論,邊投稿邊驗證。盡管仍在不斷修改、不斷實驗,但初期的茫然躊躇已然一掃而空,取而代之的是把準本質后的平和堅定。
秋高氣爽時,兜兜轉轉近兩載的Nature原則性接收郵件終于抵達。
“我們之后還在做驗證和猜想。這時與我們合作的教授提供了一些關鍵驗證結果,與我們的猜想高度一致。至此,故事完成了閉環。”
抓住主要矛盾被黎順德反復提及。在這場“打怪之旅”中,“我們的文章從一個粗放型的性能導向,轉向更深入、更本質的一些東西,可以說是本質矛盾吧。這是朱瑞老師一直在強調的,也是我更深入理解科研成果意義的過程”。
在這篇Nature中,黎順德與團隊提出了“高密勒指數晶面相干生長”的新策略,發展精細溫度調控方法實現高質量微米級鈣鈦礦厚膜的可控制備。以此為基礎,團隊研制出光電轉換效率超過26%的高性能反式鈣鈦礦太陽能電池,幫助解決困擾領域多年的電池性能季節依賴性問題,具有很強的原創性及商業應用潛力。
科研是日久生情的奔赴
“走上科研這條路,其實有種'上錯花轎嫁對郎'的感覺。”
其實直到大三,黎順德都還沒堅定做科研的目標,“一個是不知道做什么,另一個是聽說做科研會比較累、比較苦,也相對枯燥”。但也許冥冥中自有緣分,本科時,黎順德便對材料晶體學感興趣,在上《材料分析方法》課程時,黎順德發現自己對這方面知識理解、掌握得都很快,尤其是電子衍射和X射線衍射。
懷著對專業方向的興趣,黎順德摸索著走上了科研道路。當時鈣鈦礦太陽能電池研究還處于起步期?!鞍l表碩士期間第一篇文章,也是我的一個非常重要的經歷。拿到一個項目,或是產生一個小的改進點,就能推動完成研究、寫文章、發表等一整套流程,這對后續科研中抓住主要矛盾相當于一個前期鋪墊。”
鈣鈦礦太陽能電池有正式和反式兩種結構。黎順德碩士時主攻正式電池,博士時則轉向反式電池,聚焦于反式鈣鈦礦太陽能電池中的缺陷調控及鈣鈦礦晶體學研究。博士研究剛開始時,實驗結果幾乎沒有正反饋,一組組數據做下來鮮有進展。
“我抗壓能力算是比較強的,面對大量負反饋,我其實也沒有特別慌,就是所謂的哀兵必勝。”
黎順德和課題組基于既有經驗,不斷對其做微小調整。慢慢地,在95%負反饋中間會偶然出現一次正反饋,“特別開心,感覺自己正在接近研究中一些比較本質的東西”。
也是從這時開始,黎順德對科研的興趣真正被激發。盡管每天都要投入10小時左右的時間到科研里,一天高強度的工作下來卻不覺得累。
“朱瑞老師經常提醒我要把自己想象成材料中的一個原子、一個分子,把人的宏觀感受和材料特性聯系起來,去感受這些原子、分子,這樣就能更好地理解一些物理化學過程,抓住一閃而過的靈感。”
在科研的道路上,驚濤駭浪不常有,風急浪高卻不少。在國家“雙碳”戰略目標指引下,在一次次試錯的過程中,黎順德仍在堅定求索。
圖片
開發燕園里的多重身份
科研之余,黎順德的校園身份同樣多元:現代光學研究所研究生第三黨支部黨支書、研究生團支書、班長、學生兼職輔導員、實踐領隊……在不同的學生崗位上,都有黎順德忙碌而輕快的身影。
“我是個喜歡和人去溝通、去交流的人,平時打開話匣子的時候,能一直說下去。做學工從初心來說,就是期待能夠做更多有意思、有色彩的事情。”
學工工作多樣復雜,擔任多個崗位則任務更重。平衡好科研與學工的關系尤顯重要,論及自己的訣竅時,“時間是平等的,所以只能增加時間投入,或者提高時間利用效率。有時候就純靠自己的計劃、執行力和意志力。”黎順德分享道,“我工作時習慣于列一些計劃,待辦清單、四象限等方法都有用到?!?span style="display:none">20C即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com
被問及如何增強支部的凝聚力時,他用兩個關鍵詞來概括,“一個是正循環,準確來說是指數增長式的正循環;另一個是立足學科”。
“其實最重要的是跳出支書、學生兼職輔導員這樣的角色,因為我們都是同學,只是需要一個把大家聚起來的契機。”
初期團支部凝聚力不足,黎順德便利用路上相遇的碎片時間和同學寒暄片刻,嘮嘮科研日常,一段時間后就和大家建立起“一對一”式聯結。在這個基礎上,辦好活動、做好服務,支部成員之間自然而然地熟悉起來,活動參與積極性也穩步提高。
支部建設如同滾雪球般進入正循環發展階段,黃花城長城秋游、新燕園校區踏春等活動順利舉行,參與人數也不斷增加。
建設科研型支部是支部工作的另一特點??紤]到支部成員都是光學專業的博士生,日常專業儲備非常豐富,黎順德便組織開展了多場學科科普志愿活動,帶領支部成員進行經驗分享,先后舉行了南京市第二十九中學光學科普、本科生專題分享等活動。在提供學科幫助的同時,成員們也收獲了科研之余的成就感與獲得感。
輸出型與輸入型工作同時進行。黎順德積極組織支部同學一起學習黨和國家政策方針,關注學習科技創新動向,在支部營造出“以國家戰略為引導,不斷提出新理念、新思路、新方法”的濃厚氛圍。
從“嘮嗑”出發,支部凝聚力不斷提升;立足學科基礎,科研攻關與支部建設齊頭并進。在黨團工作中,黎順德始終堅持“黨旗所指就是團旗所向”,組織團支部開展二十余次理論學習和實踐活動,帶領支部獲得北京大學“優秀團支部”稱號,個人獲得“十佳團支書”稱號。
“學術科研要求心靜專深,學工實踐要更需要靈活思辨,這樣的結合很好地鍛煉了我在靜、動綜合的局面下保持沉浸學習的能力。”
從未名湖畔、博雅塔下走向城鎮鄉野、祖國四方,黎順德多次帶領實踐團隊到福建福州、安徽金寨、廣東深圳等地進行調研學習。
走走看看,去做一些更深入的了解,學習效率是很高的。這比自己在電腦上檢索要深刻得多。
黎順德在2024力行計劃暑期社會實踐中擔任福建福州領隊,“印象最深的是去建甌調研的經歷,當時團隊大部分同學都發揮了很強的能動性”。
當時團隊的實踐主題是“涵養文化自信”,在了解到與福州相距不遠的建甌市重新開戶“朱文公祠”和“五經博士府”后,黎順德和隊員意識到這是了解朱子理學、豐富實踐成果的寶貴機會。通過分工協作、多方溝通,團隊向北大團委、建甌市政法委、建州旅發集團等進行爭取,最終得到實踐支持,成為北京大學第一支赴建甌調研朱子文化的實踐隊。
憑借豐富詳實的實踐成果,黎順德帶領實踐團隊從70余支隊伍中脫穎而出,獲得“力行計劃”十佳團隊、優秀領隊等榮譽。
“生命需要勞逸結合”
盡管在科研學工中,黎順德是實打實的J人,但在日常生活中卻是松弛開朗的ENFP。有計劃的勞逸結合是黎順德平衡日常與工作的關鍵方法,“我會不定期徹底地放松一下,相當于回血充電”。
高強度工作一段時間后,黎順德便進行短暫的抽離,和搭子打打羽毛球、約飯聊聊天,或者帶本書去逛公園,“學校周邊大大小小公園我可能已經逛了近20個,有的去了不止一次。春秋時節,陽光曬著,看看老人小孩,就很放松”。
在黎順德看來,身處北大這樣一個充滿機遇與挑戰的地方,無論是自然科學專業還是人文社科專業,只要堅持拾級而上、不斷探索,都能找到屬于自己的前進方向。
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