天南地北宜兴人:心空境自高——记我国新能源材料领域领军人物黄富强博士

【引  言】

佛家智慧与科学真谛,看似风马牛不相及,其实有着异曲同工之妙。黄富强,这位在我国新能源材料领域叱咤风云的阳羡之子,在数十年科学探索的历程中,逐渐领悟到,佛家所说的“心空”对于一个科学工作者而言,是一种至高的境界,那就是在学术态度上认真专注,心无旁骛;在学术方法上敢于打破常规,“研”无定法,让自己的心灵获得遨游四海的大自由。如能达到这样的境界,便是真正踏上了通往科学殿堂的阳光大道。

故乡,让科学的种子生根发芽

千百年来,耕读传家一直是宜兴民间有着巨大生命力的社会风尚,从一望无际的竹海山乡,到碧波荡漾的太湖渎边,琅琅书声此起彼伏,从来不曾中断过。生长在这样的土地上,对于知识的敬仰与渴望便像庄稼一样,自然而然地在黄富强幼小的心灵上生根发芽。

1968年12月,黄富强出生于徐舍镇。很小的时候他就知道宜兴出了很多科技名人,那些如雷贯耳的名字就像充满魔力的指环,将一个少年对于世界的好奇变为了对于科学探索的无尽向往。尤其唐敖庆,这位中国理论化学的奠基者、开拓者,以其传奇的经历和傲人的成就,一下子捕获了少年驿动不安的心。

唐老少时家贫,于是只上了无锡师范学校,毕业后在官林镇凌霞小学当老师,但心中对于科学的向往依然炽热,因而他坚持自学,并于1936年考取北京大学化学系,在化学世界里埋头苦学。抗战爆发,唐先生随校南迁,于西南联大毕业留校后,他除了做助教工作外,迫于生计,还在一所中学兼职。但艰辛与忙碌并没有让他放弃科学研究,此后他进入美国哥伦比亚大学攻读博士学位,为我国理论化学学科的建设作出了杰出贡献。

基于对唐老的仰慕,对化学学科的偏爱,黄富强在高考时毫不犹豫地报考了南京理工大学化工学院,并用三年时间修满了学分,提前一年本科毕业。他希望进入理论化学领域继续深造,将来像唐老一样有所建树。不料当年全国取消了研究生入学考试,好在学校十分器重这位勤学好问、思维敏捷的青年,破例推荐他参加吉林大学的研究生面试。黄富强喜出望外,因为他知道,吉林大学化学系正是唐老一手创办的,在其精心培育下,成为全国高校化学学科中的翘楚。

进入吉大后,黄富强对理论化学发动了攻势。虽然唐老已于几年前受国家委托,到北京筹建国家自然科学基金委,并担任主任,但他感觉自己离唐老很近,在日日的学习中他逐渐对理论化学产生了浓厚兴趣。

恩师,让科研的思维驰骋八方

1993年,黄富强以优异的成绩硕士研究生毕业时,由一位科学院院士推荐,他幸运地成为唐老的科研助手。当年,唐老因为年事已高,已担任基金委名誉主任,有了更多自由支配的时间,他又一头扎进了热爱的科研工作。

在唐老身边工作,是黄富强梦寐以求的,但他内心也十分忐忑,担心自己能力有限,达不到唐老的要求。但不久他就发现,科研中,唐老从来只给出目标和总体思路,不限定具体的研究方法,鼓励他大胆设想,小心求证。当他遇到难题时,唐老便和他一起探讨,帮助他拓展思路。很快,黄富强在量子化学相关理论研究方面有了斩获。当时,唐老是清华和北师大的兼职教授,为了更系统地学习量子化学理论,黄富强报考了北师大,成为唐老的博士生。

唐老十分欣赏这个小老乡的机敏与勤奋,不久就让他参加了国家自然科学基金重大项目“原子簇的结构、化学键和结构规则”课题组,由他主要承担高碳原子簇电子结构和性能的研究。黄富强出色地完成了此项任务,他不仅定义了高碳原子簇的结构单元,更建立了一种名为“代表区”的新的理论方法,即用结构单元表征原子簇整体性质的方法,解决了计算高碳簇的稳定性、反应活性等关键问题。“代表区方法”不仅为探测高碳原子簇的存在提供了依据,还为设计所需的功能原子簇提供了线索。这项科研成果经有关专家鉴定,达到了国际领先水平,以它为重要组成部分的“原子簇的结构、化学键和结构规则”项目也获得了教育部科技进步一等奖和2000年国家自然科学奖二等奖。

1996年,黄富强博士毕业,唐老希望他到国外继续深造,了解和掌握国际最先进的固体化学的研究成果。他不明白,如此热爱理论化学的老师为何要他改弦易张?唐老动情地说,这些年来,宜兴多次派人来京拜访,希望他常回家乡看看,同时为家乡的建设做一点事,可是他从事的基础理论研究,实用性不大,这让他心有愧意,常感不安。一番诚恳的话语,让黄富强真切地感受到了老师的一片赤子之心,老师的心愿何尝不是自己的心愿呢?然而,要完成这一心愿,自己还有很长的路要走。

至今黄富强仍清楚地记得唐老的勉励之语:“拥有理论与实验这两个翅膀后,会产生更多的新思想、新方法、新结果,会让你更享受科研,更有能力为科学、社会、家乡服务……”唐老的期望如今已经实现,在今日科学界的芸芸众杰之中,黄富强确实是独特而有创意的。

留学,让报国的本领日益强大

带着唐老沉甸甸的嘱托,黄富强进入了美国密西根大学化学系,他的导师是史蒂芬·李教授,被诺贝尔化学奖获得者霍夫曼教授誉为“美国理论化学界未来的领导者”。在导师的带领下,黄富强对固体化学的研究特别是发现和合成无机新材料产生了浓厚兴趣。这是一种将理论探索与科学实验相结合的研究方法,注重理论的先导性与实验的实证性,这正是唐老希望他能掌握的独特武器。

从此,无数个日日夜夜,黄富强按照对于化合物性能理论的推断与设计,合成着一个又一个无机化合物。看着这些像新生婴儿一般的新材料,他既惊喜又担忧,他不知道它们是否具备自己所希望的性能,将来会有哪些应用。为了弄清这些,他又进入美国西北大学,开始了对晶体结构学的学习,很快掌握了表征化合物晶体结构的方法。他此前合成了300多个新的化合物,他为其中的250多个表征了晶体结构,这一成果数量之巨让美国同行们既惊讶又钦佩,以至于在2009年他被北京大学化学院引进之际,在美国西北大学的导师在其评价信中,称赞黄富强在研究组近百名博士后、博士中出类拔萃,其巨大的创造力、高度的工作热情和帮助他人的无私给师生们留下了深刻印象。

2000年,黄富强进入了美国西门子公司ISO研发部工作,主要从事电致发光材料的研制。选择进入西门子公司,他一是希望了解和体验这些国际知名大公司的科技研发模式,二是希望在实战中增强自己研发无机新材料的实际应用性。因为,他越来越清晰地感受到自己对于故国的思念,而祖国更有广阔的天地等待他的驰骋。

回国,让多年的梦想如花绽放

终于回来了!

2004年,黄富强一踏上故国的土地,就异常兴奋。他深知,为了发展新能源,光电转换材料及器件的研发在中国有着巨大的产业需求。这是一份社会责任,需要他去全力以赴;这是一个广阔舞台,等着他去创出辉煌。

中科院上海硅酸盐研究所。这里是黄富强人生一个新的起点,回国不久的他很快组建了光电转换材料及器件课题组,随后的几年中,他们的团队战果丰硕,成为国内这一领域的佼佼者。近几年,黄富强带领他的团队围绕薄膜太阳电池相关的材料设计、材料制备和器件集成,作出了系统性的创新工作。其中,“新型光电材料与薄膜太阳电池研究”项目获得了国家杰出青年基金,“结构功能区与新型光伏材料研究”项目获得了国家自然科学基金重点基金扶持;“低成本非真空铜铟镓硒太阳电池中试技术”成为科技部太阳电池重大863主题课题;“基于纳米结构和宽光谱高效太阳能电池关键科学问题研究——新型光电材料转换材料的设计与制备”被列入科技部重大基础研究计划。

北京大学,无论对唐老还是黄富强,都是一个重要的地方。唐老1936年考入北大化学系,1950年留学回国后在北大化学系任教。黄富强在跟随唐先生做博士研究生论文时,引起了北大几位老先生的关注,化学院自1999年起对还在美国留学的他开始了为期十年的考察,2009年正式引进。近年来,黄富强在无机能源材料方面的出色科研得到同行认可,被中国科学技术大学、浙江大学等聘为兼职教授。

一系列成果和认可的取得,靠什么?黄富强的回答是“心空”。佛家有句话叫“心空及第归”,意为心空者,方能在佛场上胜出。而心空,是指空去自己当下这一念的情识分别,放下妄想执着,如此,原本自有的智慧光明即刻显现。

但黄富强不是虔诚的佛教徒,对于“心空”他有自己的思考与领悟。在他看来,心空,是心无杂念,没有羁绊,如此,方能找到打开科学奥秘之门的钥匙,这是他的心空生万物的涵义。的确,从事科学研究,黄富强关注的永远是科研本身,为此,他躲避一切与科研、教学无关的工作,甚至是担任一些项目的评审鉴定专家。他说,科研本身的创造性让他着迷,科研成果的社会价值更让他充满成就感,有这两样,足矣!他眼里的自然科学,是那么充满活力,像行云流水,而他则是灵感的捕获者。

从方法论的角度看,“心空”其实就是敢于突破各种思维定势,不迷信传统。说到这一点,黄富强由衷地感谢恩师唐敖庆,正是他的教诲,帮助他确立了一种理性而开放的科研方式。每当确立一项新的科研课题时,他总是先对目标进行理性设计,然后依据设计要求选择不同的路径去尝试。有时候这种路径常常出人意料,比如用做豆腐的工艺来做陶瓷,完全打破了材质、工艺等的限制,看似天马行空,却有着内在的合理性。

黄富强也把这种科研方式传授给了他的弟子们。他让学生参与到最前沿的课题研究中,给题目,给基本研究方法,然后放手让他们去大胆尝试。新生遇到问题,有学长们指点迷津;学长们有了疑惑,他和他们一起寻找解决之道。这样的教学模式使学生们很快成长为独立的科学工作者,黄富强也多次被评为中科院优秀导师,他现已培养二十余名博士,多名学生获得中科院院长特别奖、中科院院长优秀奖等荣誉。

责任,让炽热的乡情汩汩流淌

多年只身在外,故乡,始终萦绕心间。

他也时刻不忘老师的嘱托、自己的责任。当年,在西门子公司工作两年后,黄富强又来到美国宾西法尼亚大学材料系,学习材料物理学,主要研究陶瓷材料。身在异乡,他十分牵挂宜兴,学习陶瓷材料学,就是为了将其与无机新材料的研发结合起来,从而找到一条为宜兴陶瓷产业服务的途径。

而回国后黄富强选择中科院硅酸盐研究所,是因为这里的无机非金属材料(即陶瓷)研发在全国首屈一指,也是世界上最大的陶瓷研究机构。在以后的许多年里,结构陶瓷、功能陶瓷及与陶瓷相关的新能源材料的研发一直是他科研的重点之一。一有机会,他就回到宜兴,详细了解陶瓷产业特别是工业陶瓷的发展情况,为一些相关企业出谋划策,为其新产品的开发提供技术咨询。一些企业家遇到技术上的难题,也慕名到上海拜访他,他总是想方设法为他们排忧解难。

近几年,宜兴的光伏产业迅速崛起,黄富强倍感振奋,因为自己的主攻方向——光电转换材料及器件与光伏产业密切相关。在经过深入调查之后,他认为在目前国内光伏产业产能过剩的情况下,宜兴的光伏产业必须以质取胜,抢占科技制高点。近几年,他之所以围绕薄膜太阳电池相关的材料设计、材料制备和器件集成展开科学研究,为的是提升太阳电池的效能、降低其成本,以期在我国实现太阳电池的普及推广及光伏产业的提档升级。他也期待着自己的科研成果能够在家乡的土地上开花结果,造福宜兴百姓。这是恩师的夙愿,在他看来,也是自己的责任。

【人物档案】

黄富强,1968年出生于宜兴市徐舍镇,博士生导师,北京大学教授,中科院上海硅酸盐研究所研究员,国家杰出青年基金获得者,中科院“百人计划”获得者,上海市学术带头人,科技部新型太阳电池总体专家项目成员。1990年获南京理工大学学士学位,1993年获吉林大学硕士学位,1996年获北京师范大学博士学位。1996-2003年留学美国密西根大学、西北大学、宾夕法尼亚大学,曾在美国西门子分公司从事研发。目前在北京大学和上海硅酸盐研究所从事新能源材料和器件研究。

来源:宜兴日报

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