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范晓丽:“好奇驱动”成就科学梦想

西工大新闻网5月16日电吴秀青)俨然月光下的凤尾竹,又恰似盛开的天山雪莲。面对事业履历耀眼的她,其素朴的衣着、坦率的言说、娇小身躯里透出的坚韧,令记者讶异。她,就是西北工业大学伦敦玛丽女王大学工程学院院长、西北工业大学先进润滑与密封材料研究中心教授范晓丽。作为西工大润滑材料基因工程方向学术带头人,深耕基础研究领域,围绕材料表界面涉及的物理和化学问题,作出了一系列开创性探索。

倾听范晓丽的科学追求和科研故事,犹如清风徐来,又宛然山涧的一泓清溪从记者的耳畔潺潺流过。没有“粉饰”,也没有“造作”,一切都那么自然而然,一切又仿佛水到渠成、顺理成章。“我只是对基础科学问题好奇。”谈及自己的科研生涯和学术领域时,范晓丽如是说。

好奇科研,因专注而卓越

范晓丽是爱因斯坦的崇拜者。记得爱因斯坦曾经说过:“我没什么特殊的才能,我只是保持了我持续不断的好奇心。”正是如同爱因斯坦一般的好奇心,驱动范晓丽走进科学殿堂——因好奇而科研,因专注而卓越。

一个画面像烙在范晓丽记忆的彩带上。早在本世纪初的一次夏令营活动中,清华大学一间教室的讲台上,一位身材纤瘦、满头银丝、面容慈祥、身着布衣、脚穿平底鞋的老太太(老教授),为来自全国高校热爱物理的学子们讲授神秘高深的量子理论。台下,西北大学理论物理专业“女学霸”硕士生范晓丽听出了神。“那时我就知道我要成为这样的人,我要像这位优雅朴素的老太太一样投身于基础研究。”范晓丽说。

完成硕士学业后,因成绩优异,范晓丽被推荐到香港中文大学攻读计算物理专业的博士。她学的是物理,被安排在一个化学系导师的课题组。起初导师并没有给她拟定方向和课题,只是让她研读一篇几十页的综述论文。“我读完这篇长文后,就向导师提出了问题。导师说,既然你发现了问题,你就得想办法去解决问题。”于是,范晓丽花了四年时间做了两个大课题,论证了两大“发现”:其一、化学上原本认为不可能发生的反应,她发现并论证其可以在分子和固体之间发生;其二、原本认为在一个反应过程中不可以改变的自旋态,可以通过反应路径交叉处的自旋跳转改变。

如果说范晓丽是在香港中文大学开始真正领略科学的魅力,那么2007年走进西北工业大学以后,她便真正开始深入科学之堂奥。

“发现并提出问题,然后想办法解决问题,就是突破。”在日后教书育人的生涯中,范晓丽常常以自己的求学经历“现身说法”,激发学生的好奇心,鼓励学生们大胆发现、自由探索。

范晓丽曾到过国内外多所一流大学或工作或访问,比如在香港中文大学做助理研究员,在加拿大西安大略大学做博士后,以访问学者身份先后在英国牛津大学、美国杜克大学做过研究工作。“自由”和“开放”,是她对这些大学最深的感受。对她来说,在哪所大学都好像“如鱼得水”,只不过是外在地理环境的改变而已,没有“不适应”之说。“只要始终专注于自己关注的领域,然后朝着这个方向努力地往前走,周围的一切似乎都不是事儿。”在日后培养学生的过程中,范晓丽总是强调“职业规划”和“职业目标”,“年轻人最好从读大学开始,就思考自己将来要干什么,逐步形成自己持续的关注点”。

身为教育部新世纪优秀人才、陕西省科技创新领军人才、陕西省杰出青年基金获得者的范晓丽,称自己一直是“一个追求简单的人”。或许,只有简单,才能做到专注;只有专注,才能做到极致。大道至简,或许简单才是终极智慧。

深耕基础研究,科研初心

“根深才能叶茂,源远才能流长。”尽管有很多的基础研究是没有应用的,范晓丽还是希望把一些她关注的基础问题搞清楚。“总得有人甘愿去做一些基础科学的探索,做基础研究即便清贫也其乐无穷。”说到此,科研初心不改的范晓丽由衷地笑了。

“制造技术日益先进,电子器件尺寸日益缩小,使得从原子水平上认识表界面结构、性质、性能及涉及的表面反应和过程尤为重要。”范晓丽介绍说。

作为西工大润滑材料基因工程方向学术带头人,近十多年来,范晓丽带领课题组围绕材料表界面涉及的物理和化学问题,聚焦结构、性质、性能之间的内秉关系,结合计算方法和工具开发,在物理和化学性质优化、性能提升的理论研究中不断探索。

——采用自主开发的计算方法,模拟了超热氢碰撞表面有机分子的动力学过程,与合作者一起提出了碰撞引发交联聚合反应的理论“Chemistry with a tiny hammer”,该项技术已被用于制备多种超薄聚合物薄膜,解决了聚合物薄膜制备以及改性过程中节能、表面官能团保护等技术问题。详细理论和技术已出版专著一部(《表面原位交联聚合与应用》,科学出版社,2021年11月)。

——实现了编程建立所有可能扭转角度同质界面结构,突破了传统方式建模耗时长,且错误率高的难点。在此基础上,发现了石墨炔层间存在稳定的结构超滑现象,同时发现其界面摩擦系数随着摩尔超晶胞尺寸增加而减小。授权发明专利1项,有望用于由界面晶体结构尺寸预测摩擦系数。

——开发了多个摩擦界面并发产生和界面网格化并行计算的方法,实现了界面性能的高通量计算,结合高通量实验数据和数据库平台功能,将实现润滑材料性能预测和以目标性能为导向的理性设计。

——基于二维材料在电子、自旋电子学、催化领域展现的优异性质和性能,采用计算设计的方法,围绕二维过渡金属化合物结构-性质-性能开展了系列工作,发现了重要现象,揭示了关键机理。

——针对二维过渡金属二硫化物优异催化活性来源不清的难题,发现了亚稳态结构的催化活性和机理,以及边缘结构和性质随着边长呈现周期性变化的现象,提出了二维过渡金属硫化物析氢催化剂的设计准则。

范晓丽是幸运的。“我最大的幸运是求学时遇到好老师,工作时遇到好领导。”她所在的先进润滑与密封材料研究中心是西工大的人才特区。“中心首席科学家刘维民院士是一个十分开明的人,从来没给过中心成员任何的压力。”

目前,范晓丽负责1项国家重点研发计划(润滑材料的基因组学研究与演示验证)课题“航空润滑材料数据库与高通量计算设计”,以期探索新型润滑材料的快速开发途径,建立安全和规范的“润滑材料成分-工艺-结构-性能基因二维码”编码和标识系统,实现“设计-研发-应用”全链条智能追踪、信息互通、协同创新和应用示范,满足智能制造对航空润滑材料的需求等。

“跨界”不是问题。陕西省政协委员,西安市碑林区人大代表,英国材料学会会士,中国材料研究学会计算材料分会委员、副秘书长,西工大伦敦玛丽女王大学工程学院院长……博士生导师范晓丽虽身兼多职,其科研和育人“两大本职工作”依然有条不紊地向前推进着。在她看来,做自己喜欢的事儿,既能让人乐此不疲,也能让科学探索的脚步迈得更稳更远。

“看到学生的进是我最心的

“做科研就像是解密,需要用好奇心去照亮每一个未知领域。”这是范晓丽对青年教师和研究生强调最多的一句话。“要想行稳致远,必须先沉下心来,多琢磨琢磨基础的科学问题。”她希望她的学生都能够像她当年那样,充满对科学的好奇和热爱,不带压力地去自由探索。

“学生的潜力是无限的,只要放手让他们去做。”对此,范晓丽讲了两个故事。

在一个重大课题的研究中,范晓丽放手让研究生搭建大型计算设备和系统(Linux系统)。“搭系统,学生压根儿就不会。我把自己先前学习搭建设备的笔记和设备交给学生,说实话当时我心里是没有底的。”范晓丽说,“让我意外又吃惊,没用多长时间,学生居然把系统搭好了,真是令我喜出望外!”

在一次本科生“关于量子力学与材料研究”的开放讨论中,学生们踊跃发言、各抒己见,计划两堂课的交流讨论延至4个小时学生还没汇报完。“看着讲台下热情高涨的学生,我不忍心打断他们。他们讲得非常好,资料查得充分,理解得也到位,背景更是讲得头头是道,令我非常开心!”

相信所有的导师都喜欢有想法的学生。一次,一个研究生找到导师范晓丽,自信而激动地说:“老师,我发现了可以创新的地方,您给我指点一下。”“当我仔细看完他报告的文字后,发现学生以为的创新其实是错误的。”范晓丽唯恐这位学生“灰心”,当即安抚道,“没有关系,不要怕犯错,说不定下次就真正有了新点子。”

“记得刚开始做第一性原理计算的时候,由于对很多参数的设置、软件的使用都不熟练,导致一个多月的实验数据全是错误的,当时我真怀疑自己是否适合做科研。”硕士生高志昊说,“范老师得知后并没有责备我,而是告诉我‘宁愿犯错,也不要什么都不做’。她的话让我很受鼓舞,重新拾起了信心。”

在研究生提交的“一周工作报告”中,记者看到范晓丽在每份报告的“批注”里都密密麻麻地写满了自己的意见和建议。

“平时范老师强调最多的是,要对自己的工作有明确的认知,知道做的每一步是为了什么、有什么依据,以及接下来该干什么,有什么创新等等。”硕士生张鑫琪说,“范老师对细节高度重视,力求把每个问题都阐释得尽善尽美,这一点将让我受益终生。”

“范老师身上有一种追求真理、严谨治学、执著钻研的求实精神。她对于基础理论的了解十分清楚,教导我们一定要从根源出发分析问题、解决问题,应该探究更内在、更深层次的东西。”博士生罗智分告诉记者。

“‘将来,你要成为一个什么样的人?你能为国家做什么?你怎样报效祖国?’这是范老师经常提醒我们的几个问题。”硕士生张贤深有感触地说,“范老师的言行举止就是我们心目中的标杆,引领我们一步一步为之去奋斗。”

“中国需要科学,科技自立自强,离不开青年一代。”带领学生在前沿基础研究大海中遨游的范晓丽说,“把科研做好,强基础研究,育拔尖人才,我责无旁贷。”

范晓丽期待她和她的学生们,用好奇心照亮更多的未知世界,用科学之光照耀人类的未来!

转载自:https://news.nwpu.edu.cn/info/1002/81885.htm

作者:吴秀青

审稿:代富平 马西平

来源:党委宣传部