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田永君:沉心20年揭开“硬度的面纱”
//www.workercn.cn2017-05-26来源: 河北日报
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  “我不愿做追随者”

  怎样寻找更硬的新材料?过去,科学家们使用的方法常被称为“炒菜法”,即只有做出来后,才能品评它们在“色、香、味”上的差异,需要耗费大量的人、财、物等资源。

  早在1934年,英国学者就曾在一本专著中无奈地写道:“硬度就像大海的暴风一样,容易理解,但不容易度量。”直到1998年,美国物理学家仍在慨叹:“硬度不仅仅是难以度量的,而且是难以定义的。”

  田永君偏偏要挑战不可能。“要么去攻克公认难题,要么把不可能变为可能,这两条路最难走,风景却也最诱人。除此之外,即便在他人开拓的方向上更努力地奔跑,最多也不过是追随者中的前几名。我不愿做追随者。”

  1999年,田永君和他的研究团队成员开始探索在硼、碳、氮三元材料体系中寻找合成新型超硬材料的可能性。刚一开始,他们便面临那个困扰学界的世纪难题:如何在原子层面上对新型超硬材料进行设计。

  大胆假设、小心求证。2003年,美国物理学会主办的国际著名学术期刊《物理评论快报》上,刊发了来自燕山大学亚稳材料制备技术与科学省级重点实验室的文章《共价晶体的硬度》,一石激起千层浪:“不必事先合成,我就知道谁比谁硬。”

  在田永君看来,成功的原因无外乎兴趣、坚持、运气和天分,“有时候,那么一点点灵感的确能让研究事半功倍。”灵感是拿时间换来的。除了大年三十,他几乎每天都去实验室报到,有时要盯实验,有时只是转转。前不久因高烧在家休息,他吃完药躺在床上高兴极了,“就像把一台连续运转的超负荷电脑强制关机,整个人都放松了。”

  巧解难题,田永君只用了一组公式。“你看多奇妙,百思不得其解的问题,竟然用几个字母就说清了。用简单揭示复杂,这便是科学的美。”

  最近几年,他和研究团队又依据公式相继合成出超细纳米孪晶结构的立方氮化硼和金刚石块材,两种材料的硬度、韧性和热稳定性三大性能指标同时得到提高,其中纳米孪晶结构金刚石的硬度2倍于天然金刚石,“用其制造的刀具,已经实现了淬硬钢的镜面加工。”

  如今,田永君三言两语就介绍完的研究成果,当初却也让他挠头抓瞎:“我们合成了比天然金刚石更硬的新材料,可谁能把它切割成使用所需的形状和大小呢?”他心下茫然,而此时同行们甚至还不相信已有这样的研究飞跃,“只能发动各种资源找、试,最终才锁定了飞秒激光。”

  他还记得出成果那天,团队成员们虽然激动却很克制,“研究又不是到此止步,喝一顿小酒也就把这事儿翻篇了。”

  “不能让人家白交学费”

  除了“科学家”,田永君对他的另一个身份——“授业者”,也不容半点马虎。这点从他研究团队的师生比上可见一斑:7名教师一年只招6名博士生,高校中少见的倒梯形结构。

  “学校分配给我们‘杰青’和‘长江’的名额,是每人每年可招2至3名博士生,但招生不是凑数,要看他适不适合科研、适不适合这一领域,宁缺毋滥。”他的观点很朴素,一个家庭要耗费很多心血才能下决心让孩子读博士,“我们不能让人家白交学费。”

  他提倡一种更自由的“精英式”教育。6名学生每人都配有一名理论指导老师和一名实验指导老师,从学术和实践两个方向对其进行指导。所谓的“我的导师”只是各种必填表格中的一个名字,实际上,他们可以推开课题组里任何一位老师的办公室大门,将自己的科研困惑和盘托出、寻求帮助。

  “时间长了,老师们常常搞不清楚到底谁是谁的学生,这样也好,没了门户隔阂,不管是谁推门进来都有教无类。”田永君说。

  但“散养”并不意味着可以更轻松。

  田永君有位博士生围绕某化学元素研究多年,初有新发现时便心切地想要发文章,被他泼了一瓢冷水:“结论确实吗?能重复吗?你有几成把握?”在他看来,对于新发现至少要先保证自己“做一个、成一个”,再把新现象背后的物理起因搞清楚。最终,这篇论文被他们足足磨了8年。

  “严”的效果很明显。有一年“全国优秀博士学位论文评选”我省有3篇入选,其中,田永君参与指导的就占2篇。而今提起他的学生,许多都在世界一流学府继续深造,“学生成材,我心甚慰。”(记者 张怀琛)

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