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浙江农林大陈亮博士氧化石墨烯膜论文在《自然》发表
浙江农林大学资讯中心 南蛮 陈帆 胡艳萍 / 时间:2017-12-18 07:15:03

  据浙江农林大学资讯网2017年12月14日讯 陈亮,博士,我校理学院物理系教师。2002年7月进入我校工作,长期以来,主要从事碳纳米材料在环境中的应用、有机污染物处理、重金属污染处理、海水淡化等应用研究以及碳纳米材料的理论机制的基础研究。已在国内外学术期刊发表论文30多篇。研究工作成果已发表在《自然》(Nature)、《物理化学》(J Phys Chem C (ACS) )、《科学报告》(Scientific Reports)等国际权威杂志上,申请国际、国内发明专利多项。


浙江农林大陈亮博士氧化石墨烯膜论文在《自然》发表


  潜心钻研
  精益求精
  2017年10月9日,我校理学院陈亮博士以第一编辑在《自然》杂志上发表了题为《Ion sieving in graphene oxide membranes via cationic control of interlayer spacing(通过阳离子控制层间距实现氧化石墨烯膜的离子筛选)》(Nature 550, 380 (2017))学术论文。《自然》杂志是一份在学术界享有盛誉的国际综合性科学周刊,与美国《科学》杂志并称世界两大顶级学术刊物。在为数众多的综合性科学期刊中,《自然》杂志被引用的次数名列世界第一,是世界上影响因子最高的科学期刊。陈亮在《自然》杂志上发表的论文是我校教师发表高水平学术论文的新突破。
  “人类从刚出生的婴儿开始,就不断探索周围自然环境。对常识的渴求、对未知的好奇,我想是人类的本能”这是陈亮开展科学研究的初衷。他于2005年开始从事纳米材料的理论模拟研究,于2013年开始从事环境相关的实验研究工作,对于他来说,开展科学研究既是本职工作也是个人理想。
  早在2008年,中科院上海应用物理研究所的方海平团队开始了离子-π的作用的理论研究,陈亮于2013年加入该团队开始进行实验研究。最初的工作目的,是要在实验上证明水合离子-π作用。这种作用强度和芳环面积大小有关,所以他们选择了研究领域如火如荼的石墨烯。该项工作的研究意义重大,对处理氧化石墨烯膜在海水处理、离子/分子分离和电池/电容等研究领域中的重大难题,以及其它二维材料在分离膜领域的研究提供了新思路。在刚加入科研团队后,陈亮便意识到这项工作重大意义和巨大挑战,于是便给自己立下个人目标,“一定要搞点名堂出来!”。
  对于石墨烯的研究,陈亮用“四年磨一剑”来形容。一入实验深似海,实验的第一年对陈亮来说是极为困难的一年。做理论计算的人员转型去做实验,他坦言“自己连拿移液枪的姿势都不像,怎么清洗烧杯也不知道”,对此,他“恶补”实验室的各种基本功。有时理论计算非常理想化,但实验的工作受各种因素干扰很大,比如温度变化、样品不同批次、检测仪器精度等,他便努力寻找实验和理论的结合点。
  科研的道路上有时充满了艰辛与压力,陈亮也坦言“大多数时候是枯燥的”,但他会适当调节自己的心态,“欣喜时就微笑、艰难时就听一首喜欢的歌、拍几张美景发个朋友圈、找朋友吃个饭聊聊人生。”他始终认为,踏实做事、平稳沉静、耐得起磨砺、有坚定的信念是作为一个科研人的重要素质。
  精诚协力
  弛而不息
  陈亮在《Nature》杂志上发表的论文,是在全新理论的支撑下,在全新方法的实验方案基础上,实现了目前离子筛选精度最高、解决了利用氧化石墨烯膜进行小尺寸离子截留筛选的重大难题。有效的离子截留/筛选的新方法、新思路对海水淡化、能源、生物等相关领域有很大影响。例如,除了海水淡化,石墨烯电池领域中的目前主要瓶颈,是石墨烯层间存储锂离子空间的稳定性不够,经过多次充放电后,性能显著下降。用离子自身的控制方法,会更稳定,并且还有望提升稳定性。最后成果的取得,陈亮表示自己只做了其中一部分工作,要归功于多个团队的通力合作;以及国内整个科研水平提升的大背景:“国内整个科研氛围是越来越好了。”陈亮说,“我国的研究机构和国外的研究机构在设备上是接近甚至是有优势的,在App上,我看到的国人的努力拼搏是老外的好几倍。”
  陈亮所在的团队找到了容易制备、利于表征离子-π作用的氧化石墨烯膜。氧化石墨烯膜在国内的研究很火热,有多个优秀的团队,他们学习到了制备方法。继而是检测仪器设备使用的便捷:作为离子-π作用下层间距的检测,最重要的是X射线衍射仪和上海光源的小角散射。团队在一系列样品表征时,需要预约连续几天、通宵实验,有时是组会讨论后,马上就要开始检测。检测仪器除了光源的同步设备高大上些,一些仪器目前已经都算是常规的,比如XRD、ICP-OES、TEM、SEM、AFM、TG、XPS,一般的高校都能找到,仪器使用非常方便。这些良好的科研环境,对陈亮团队的工作有很大促进作用。
  有时,一个团队的能力是有限的,对于特别有挑战的工作,需要寻求其他顶尖团队合作,发挥各自优势解决难题。在《Nature》发表的论文的工作中,实验和理论机制是团队内部合作,而应用实验部分是团队之间合作。其相关研究工作由中国科学院上海应用物理研究所、上海大学、南京工业大学和浙江农林大学的研究人员发挥各自优势合作完成,得到了国家自然科学基金委、中国科学院、科技部、上海光源以及上海超算中心、中国科学院北京超算中心和广州超算中心的资助。
  “在合作中,发挥自身优势,优先高效做好自己的分工工作,再协助其他团队开展工作”是陈亮认为比较好的合作方式。因为首先要自己的团队足够强,才会和其他的团队有良好且长久的合作。陈亮说:“这不是个单干的时代,需要强强联手。个人能力是很有限的,必须发挥团队的作用。”
  传承之责
  砥砺启行
  在《Nature》发论文几乎是每个科研人的梦想,当陈亮回首长达四年的漫漫科研之路,发觉各种挑战性的问题、长达三年的研究、一年的审稿历程确实是历练了自己。团队和审稿人之间就像高手对决过招,审稿时很多问题都很难解决,要十分谨慎,回复和补充修改的工作,稍有漏洞就有可能前功尽弃。但他表示“只要还有这种机会,我还是会坚定的去走。因为只有艰难的历练才能快速进步成长,路途虽曲折但前途是光明的。”
  对于困难的克服,陈亮说最感谢的是团队有一线工作的导师们。团队里有两位杰青、两位优青,他们科研工作水平高超、经验丰富,无论是工作进展、实验结果的分析,还是帮助团队人员面对困难时的心态辅导,都是直接的引导。
  团队导师们的敬业精神不断感染陈亮的科研与教学。他认为老师的思想、做事的行为会对学生有很大的影响。做为一名老师,陈亮很喜欢上课。在课堂上,除了书本上的专业常识,陈亮也常常分享一些个人的科研经历,让学生们借鉴、参考。此外,陈亮一直将自己研究所得的成果融入课堂的教学。当一些研究被普遍认可后,就被写进各种教科书当作经典,用于教学工作。“人类通过教学快速掌握前人的工作基础,然后继续深入研究发展,社会不断进步。”陈亮这样阐述自己的教研结合的看法。
  陈亮还将“传承”精神实践于教学工作之中,他认为“传承是一件很重要的事”。在上一些和科研相关的、容易上手的实验选修课,比如,在计算机上模拟碳纳米管,并计算不同尺寸碳纳米管的物理化学性能,陈亮便从教学过程中,发现对科研感兴趣的学生,然后再对他们个别更深入的科研训练、布置具体的科研任务。在本科阶段,就有学生以第一编辑发表SCI论文了。
  “在论文发表前,我觉得《Nature》是终点;发表后,发现脚下又是一个新起点,以后的路任重而道远。”陈亮表示,在未来还有一系列重要的基础研究工作需要开展,比如海水淡化、盐碱地改良的进一步应用、重要的有机物的筛选、碳基复合材料在环境、农业、生物等领域的工作。因此,尽快建设好实验室,组建好我校的科研团队,尽快开展研究工作是当务之急。“当年纪比自己大的优秀导师都带头冲在一线工作,作为普通工作人员没有理由不一起向前冲,我以后也会带着自己的学生一起冲的。”陈亮如是说。

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