成电人物

分享到微信 ×
打开微信“扫一扫”
即可将网页分享至朋友圈
【在成电 创未来】张亚刚:俯下身、扎下根、潜心教、慢慢长
文:葛怡伽 赵海玲 薛宇晴 来源:新闻中心 时间:2023-03-02 7819

  俯下身、扎下根、潜心教、慢慢长,这是材料与能源学院张亚刚教授在做科研、带学生的过程中总结出的“箴言”。自2019年加盟成电以来,他将自己的化学化工专业背景与学校优势学科相结合,不断碰撞出新的火花,与学生共同成长,与成电同频共振。

640.png

一项发现

  2022年7月,张亚刚团队在国际著名学术刊物 Infomat 发表了题为“Direct Observation of the Mpemba Effect with Water–Probe the Mysterious Heat Transfer”的研究论文,这一重大发现破解了困扰物理化学科普界50多年的难题,终结了关于Mpemba 效应的困惑和争论。

640.png

  采访当天,张亚刚正带领学生用冰激凌进行冷冻实验,希望进一步探究在盐水、糖水、牛奶、咖啡、冰淇淋等复杂和多相体系中是否能观察到Mpemba 效应。

  “热水和冷水一起放进冰箱,为什么热水能先结冰?”《环球科学》用简单通俗的语言介绍了何为Mpemba效应,而这个谜题也引起了学术界半个世纪的争论。

  提到破解Mpemba效应,张亚刚说:“这并不是我主要的研究方向,完全是好奇心驱动和科研工作者的使命感。”

  中学时期,张亚刚的初、高中化学老师都多次提及这一现象,他们鼓励同学们未来要勇于破解这一神秘现象,这一教诲和期望在张亚刚的心里埋下了一粒种子。

  2012年英国皇家发行会举办的一个题为“谁能够提出对Mpemba 效应最合理的解释”挑战赛。当时张亚刚正在美国攻读博士后,这个题目立马激起了他的好奇心。他从实验室把装有冷热水的烧杯放进冰箱,但在读数过程中发现,开关冰箱门会扰动冷却环境,得出的结果没有意义,最终不了了之。

  刚到成电工作不久,加拿大Simon Fraser University的Kumar 和Bechhoefer教授于2020年在Nature上发表题为“胶体系统中的指数级快速冷却”的研究论文再次勾起了张亚刚强烈的好奇心,他心想能否用更简单直观的体系,系统的实验数据来进行验证呢?于是他下决心要带领团队破解这一困扰物理化学科普界50多年的世界难题。

  团队首先进行了细致的理论分析:从物理化学的角度,温度愈高,分子运动愈快;物体愈冷,分子运动愈慢。如果温度高的水可以比温度低的水先结冰,那意味着以温度对时间作图的两条冷却曲线,在结冰点以上会发生交叉,也意味着温度高的水冷却的速度更快。

  因此想要观察到热水比冷水先结冰,就必须要创造条件。

  张亚刚带领研究生仔细分析了Paul F. Linden和Henry C. Burridge教授的实验后得出结论:一要设计足够强大的冷却场(- 20 °C,7.5升恒温无水乙醇为冷媒),二要采用较小体积的水(30-40mL)

  虽然找到了良好的观察条件,但研究工作初期却进展缓慢:人工观察读数效率低、耗时长,观察过程极为痛苦。

  于是张亚刚转换思路,寻找可以自动测温的传感器和温度记录系统。苦苦寻觅,终于找到了合适的设备单元,并把他们组装在一起,形成了一套体系,实验数据的采集和分析变得更加方便,极大提高了实验效率。

  张亚刚带领团队在几百条实验数据中总结规律,考虑影响因素,优化条件,最终发现了在水这一简单体系中可以观察到Mpemba 效应的条件。

  除了给出科学解释,张亚刚团队还申请了Mpemba 效应成套实验装置的中国发明专利,希望激发更多中小学生在化学领域的兴趣。

640.jpg

张亚刚参加2020年世界青年科学家峰会

一个选择

  在2018年12月国家级人才化学化工专委会的会议上,一同参会的成电教授向张亚刚推荐了电子科技大学。自由的学术氛围、优美的校园环境以及舒适的城市气候,让张亚刚印象深刻,同时他更被成电求贤若渴的真诚,领导们的满满诚意所打动。2019年7月,回国六年之后,张亚刚加盟材料与能源学院,一切归零,开始了自己的二次“创业”。

  成电一向以电子信息见长,作为长期在化工新材料与绿色化学领域深耕的科技工作者,张亚刚计划将自己的化学化工专业背景与电子信息产业需求相结合,以期研究并解决电子封装材料和微系统集成中的关键材料和工艺问题。

640.jpg

张亚刚为学生作“科研的品味和品味科学”主题分享报告

  回忆起刚来成电的情景,张亚刚说,学校提供的杰出人才科研启动经费,在关键的起步阶段是非常珍贵的。装修实验室、购买实验仪器,科研工作一步步走上轨道。他和团队成员一起,把一个空旷的房间变成现在明亮干净的实验室,并且迎来了一位又一位充满朝气的学生。现在的他,在学校宽松自由的学术环境下,潜心教学和科研,努力为学校人才培养和“双一流”建设添砖加瓦。

  “从我自己的角度看,学校是像家一样温馨的港湾。” 团队内融洽的氛围,校院两级的支持,让张亚刚感受到了家的温暖。“如果你在一个大家庭里感到很温馨,你就想一直留下来。出国留学时学的是国际视野,而家国情怀是每个人内心力量的源泉。只有从内心认同这个家,爱这个家,才能真正为之奋斗。”

  张亚刚说:“大学既是教书育人、培养人才的神圣殿堂,也是创造新技术造福社会、服务国家的主力军。作为一名教师和科研工作者,学校就是教书育人和科研的战斗堡垒。”弹过留痕,每一个人在这里发出的“一枪一炮”,都会留下真实的印迹,作为一路以来奋斗的见证。

640.jpg

一起成长

  “在我的求学生涯中,非常幸运地遇到几位珍贵的好老师,从兴趣爱好的培养、职业生涯的选择、为人处世的风格,都对我影响很大。如果不是我的中学化学老师,我大学也许不会选择材料化学这个专业。”一路走来,张亚刚遇到了很多好老师,为他指路引航。

  大学时的张亚刚兴趣爱好广泛。他参加过勤工俭学给报箱换报纸,做过兰州大学广播电台的记者,获得过兰州大学2000年“世纪”杯辩论赛八佳辩手,用两年时间辅修了法律专业。

  即将考研时,张亚刚回想起自己读到师昌绪先生编写的国家攀登计划系列丛书时的那种激动,才意识到自己真正感兴趣的还是科学研究,中学化学老师的谆谆教诲又回响在耳畔,张亚刚坚定地选择在材料化学专业继续考研深造,而这条路一走就走了二十多年。

  “在美国读博士的时候,我们第一年必须要做助教,从第二年开始便不作要求,但我一做就是三年,因为我觉得教学是一个很磨练人的过程,有的知识以为已经懂了,但是其实只有当你给学生讲明白了,才是自己真的懂了。”

640.jpg

张亚刚为教育部“平安留学” 培训会电子科大专场作“国际视野与家国情怀”的培训讲座

  来到成电,从零开始,扎根的过程是痛苦和艰辛的,老师如此,学生又何尝不是如此。化学作为大家口中的“四大天坑”之一,很多同学入校后,感到前途迷茫,一部分转了专业,还有一些对专业缺少认同感和归属感。

  “在人人都抱怨内卷,社会生活的方方面面‘快餐化’,必须要通过流量和粘性才能展示‘成就’,得到‘认同’,才能获得机会的形势下,很多老师自己都迷失了方向,更何况学生。”张亚刚说,“本科和研究生阶段是一个人心智逐渐成熟的关键期,但常会遇到挫折、迷茫、沮丧和困惑。在一个快速变化的时代,保持善良、正直、单纯和美好,愈发显得弥足珍贵。”

  来到成电后,张亚刚精心构思开设了一门新课:面向全校学生的素质教育选修课《材料与能源--从基础到应用》。课程涵盖了材料和能源领域的32个专题,帮助同学们系统地构建材料与能源领域的宏观知识体系。同时还开设了面向材料与能源学院本科生的新生导论课《电子信息材料概论》。在这门课程中,他结合实际问题,展示了自己对电子信息材料的独有理解。课程开设以来,受到同学们的喜爱和好评,多次评教获得五星级。张亚刚说:“十年树木,百年树人,急不得,潜心教,让他们扎下根、慢慢长,一定可以长成一个又一个杰出人才,像刘金成、胡可、常积东等校友在各行各业发光发热。”

640.jpg

张亚刚和2022级启蒙计划的同学

  “如果不是张老师,我可能不会来成都。”师从张亚刚从事科研的刘艳霞,在中科院博士毕业后一路跟随张亚刚来到成电从事博士后研究,因为好老师的影响而坚持化学求学之路的故事,如今又在学生之中复现。

  刻在骨子里的细致、脱口而出的专业知识、不惧困难的攻坚精神让团队的学生们在张亚刚身上看到了科研人员应该具有的品质。而他也在言传身教中,与学生教学相长,正如他所说的:“遇到好老师,是一辈子的幸运,遇到好学生,也是一生的福气。”

640.jpg

  “党支部活动里,张老师在拔河比赛中挥汗淋漓,带领我们在劣势中取胜。往日科研里,不断从失败中爬起,总结经验改善实验,带领团队‘绝地逢生’。”在研究生黄维东的心里,张亚刚不仅是科研导师,更是生活上的榜样。

  回国独立开展工作以来,张亚刚已培养博士、硕士15名,培养的学生中有些是国家奖学金获得者,有些获全额奖学金赴法国、加拿大攻读博士。其中4位已是大学的教授、副教授。

  科研工作再忙,但只要学校和学院有需要,人才培养、美育工作、学科评估、高考招生、启蒙计划……张亚刚总是“来者不拒”。占去的时间总要补回来,晚上加班到深夜也是常态。

640.jpg

640.jpg

入职电子科大以来张亚刚获得的奖励和荣誉

  “成电以电子信息为优势,我希望自己的研究一方面能够与电子信息领域不断交叉融合,碰撞新的火花,一方面能够让更多学生认识到基础学科的重要性,培养学生扎实的基础学科核心素养,支撑他们将来能向工程、医学、信息等其他方面走得更远。”张亚刚说。

640.png


编辑:助理编辑  / 审核:林坤  / 发布:林坤

"