我們常說“眼見為實”,科學研究更是如此。在南京大學準聘副教授金彪看來,自己的研究是在努力探尋“第三只眼”新發現。“普通人的肉眼分辨率僅為0.1毫米,對于材料形成過程中微觀世界的探索有限,導致黑...
我們常說“眼見為實”,科學研究更是如此。在南京大學準聘副教授金彪看來,自己的研究是在努力探尋“第三只眼”新發現。“普通人的肉眼分辨率僅為0.1毫米,對于材料形成過程中微觀世界的探索有限,導致黑匣子問題不斷涌現;原位液相透射電鏡就是我們的第三只眼,通過微加工技術構造納米實驗室,利用電子束實空間成像,能夠成功實現在亞納米尺度對材料的微觀形成過程進行高時間分辨的監測與記錄,進而可突破對材料形成機制的認知和指導設計新材料。”
中學時代就對化學特別感興趣
金彪研究的是原位液相透射電鏡技術,無機功能納米材料結晶調控,二氧化碳可控轉化與固定機制等方面的研究。近五年,在國際頂級學術期刊上發表論文共計39篇。
他對于化學的興趣從中學時代就開始了。“自中學時代,我就對化學特別感興趣,覺得物質的化學變化很神奇。”中學時期的興趣悄然在金彪心中埋下了科學的種子。這份興趣,不僅讓他在大學期間脫穎而出,更引領他走上了科研的道路。
在本科期間,金彪就主動參與學校組織的一些科研訓練項目,這些項目雖然規模不大,卻為他打開了科研的大門,讓他初步體驗到了將理論知識應用于實踐的樂趣和挑戰,更堅定了他在科研領域精耕細作的決心——從基礎科學研究入手,在微觀世界中探索材料的奧秘。在讀博期間,金彪有幸同時接觸到化學與材料科學這兩個學科的研究領域,并且深刻認識到先進儀器技術和方法在基礎交叉學科研究中的重要性。于是,他堅定地選擇以儀器技術為抓手,深入研究材料的成核和生長機制與結晶調控策略。
因此,他在博士期間深入學習了原位液相透射電鏡技術,并巧妙地應用在了他后續的科研工作中。完成博士學位后,金彪并沒有停下腳步。他遠赴美國,先后在西北太平洋國家實驗室和華盛頓大學開展博士后研究,圍繞原位液相透射電鏡技術,無機功能納米材料結晶和二氧化碳可控轉化與固定的機制理解做了深入探索。這些領域都是當前科學研究的前沿,對于推動材料科學和環境科學的發展具有重要意義。在這兩所世界級的科研機構中,金彪與頂尖的科學家們并肩工作,不僅拓寬了學術視野,更在科研實踐中鍛煉了自己的能力。借助液相透射電子顯微鏡,金彪成功揭示了不同功能納米材料的多步結晶機制,并實現了相關材料的可控甚至可預測合成,為材料科學領域帶來了新的突破。
留學歸國,投身新能源與新材料領域
近五年的海外工作經歷不僅淬煉了金彪的科研素養和專業技能,更堅定了他投身祖國科研事業的決心。在結束博士后研究之后,他毅然回國,加入了年輕的南京大學能源與資源學院,與其他青年學者一起為服務國家“雙碳”戰略和新能源與新材料發展貢獻自己的力量。
在此前的研究中,金彪結合先進的原位表征技術闡明了碳酸鈣可控快速形成的結晶路徑,并首次直接證明了蛋白質在特定碳酸鈣礦物形成中的模板作用。這一研究成果不僅為材料科學領域帶來了新的突破,也可能為實現“碳中和”戰略目標提供潛在的科學路徑。金彪解釋道,在二氧化碳的鈣化固定過程中,如果將特殊設計的蛋白質整合到生物體中,可能會加速海洋中石灰石的形成,從而有望將數十億噸的碳污染轉化為持久的礦藏。雖然在這一方案在實現產業化應用之前,仍面臨著巨大的挑戰和困難,但金彪并沒有因此而氣餒,“這是一項長期而艱巨的任務,需要科研工作者在化學、生物、材料等多學科交叉前沿領域開展創新性基礎研究,但無疑,這是一項很值得去做、很值得期待的研究。”
在南大蘇州校區,金彪將繼續深入探索二氧化碳資源化轉化和鈣化固定的微觀機制,期望開發出能高效實現碳捕獲和貯存的新方案。他相信這些基礎研究成果不僅能提升我國在新能源和新材料領域的學術影響力,更能為國家的能源安全提供堅實的科學基礎。
科研成果將為環保事業增添助力
“將所掌握的知識和研究成果與‘碳中和’的國家戰略需求相結合更有成就感和自豪感,學院為我們青年教師提供了一個實現自我價值的新舞臺。”因此,金彪注重將自己的研究與綠色低碳發展和環境保護相結合。“二氧化碳礦化技術可以應用于工業廢氣排放處理,將人為排放的二氧化碳轉化為固態碳酸鹽材料,不僅能夠為工業生產提供原材料,更可以降低大氣中的二氧化碳濃度”。他表示,二氧化碳原位礦化封存技術在國際上已進入現場先導實驗階段,然而我國目前仍處于基礎研究階段,這要求更多的科技工作者開展礦化封存原理與開發礦化新工藝的研究。技術一旦成熟落地,不僅會為企業帶來顯著的經濟效益,也為推動我國環保事業的發展增添助力。
展望未來,金彪充滿了信心和期待。“我們國家一直以來很重視基礎科學研究,近年來更是鼓勵學科交叉、重視新能源和新材料的基礎研究和產業發展,這對我們科研人員來說是一個實現個人價值的歷史機遇。‘生化環材’不是天坑專業,反而通過學科交叉,能創造美好未來。”金彪也希望自己的經歷和故事能夠激勵更多年輕人投身于科研工作之中,為實現科技自立自強貢獻自己的力量。
揚子晚報/紫牛新聞 楊甜子
校對 盛媛媛
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