【科技日報】北理工教授張加濤：科研不能有半點“雜質”
發布日期：2018-11-05 供稿：科技日報 編輯：吳楠 審核：王征 閱讀次數：
原文標題：張加濤：科研不能有半點“雜質”
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“對光電器件而言，純半導體是無用的，但加入雜質后可實現‘點石成金’，讓這些材料具備發光、發電等性能。”北京理工大學材料學院徐特立特聘教授張加濤對科技日報記者說，大家耳熟能詳的硅之所以能被加工成為電子器材，正因為在純半導體硅中摻入了雜質，使其純度下降，令其具備了發光、發電等性能。“不過，我做的不是硅這類傳統半導體，而是Ⅱ-Ⅵ、Ⅲ-Ⅴ族半導體納米晶材料。”
近日，張加濤團隊首次實現不同巰基配體和有機溶劑協同作用，相關論文發表在化學領域頂級期刊《德國應用化學》上。2018年3月，因在無機納米材料化學領域作出了突出貢獻，43歲的張加濤受聘為英國皇家化學會會士。
挑戰國際難題，實現精準摻雜
在半導體納米晶材料的研究中，要想使材料得到廣泛應用，關鍵要解決納米級的精準摻雜問題。但半導體納米晶材料尺寸小，其具備的自清潔效應使雜質在其中很不穩定，因此實現精準摻雜難度很大。如何使雜質在半導體納米材料中穩定地發揮作用，成為該領域的國際性難題之一。
近三年，張加濤帶隊利用納米化學方法，通過一種離子交換反應，調控其反應的熱力學和動力學過程，實現了Ag+、Cu+離子等在Ⅱ-Ⅵ族半導體納米結構中的深度取代性摻雜，并且使摻雜濃度可控。“這個過程能讓半導體材料具備其他性能，讓該材料發揮出更大的作用。”張加濤說。
張加濤把自己的研究比作改變食材本身的味道。“通常，炒番茄會加入各種調料讓味道變好。我們的工作則是在番茄生長初期就介入，摻入少量‘雜質’，讓其味道發生根本性改變。”張加濤說，在半導體形成初期加入1%至2%的雜質就可以讓其性能發生根本性的改變。
張加濤課題組與意大利賽吉奧·布羅維利（Sergio Brovelli）教授課題組合作，全面而系統地研究了Ag+離子摻雜CdSe納米晶的激發衰減過程，相關成果于今年發表在國際納米科技權威雜志《自然·納米技術》上。
對工作異常執著，被稱“911先生”
張加濤認為，科研工作者一定要嚴謹、實事求是，“科研工作不能有半點兒‘雜質’”。對每個實驗項目，他們都反復討論，不放過每個細節。“實驗過程中，我們碰到的很多東西都是未知的，把未知變成已知需要用數據說話，用試驗和理論證明。”他說。
張加濤對科研工作有著異乎尋常的執著。他常對學生講：“世上無難事，只要敢想敢做、堅持去做、努力去做，一定會有所收獲。”在國外求學期間，張加濤每天早上9點進入實驗室，晚上11點才離開，他也因此被稱為“911先生”。他每天中午只在實驗室隔壁的小屋子里用半個小時吃飯，之后便又一頭扎進實驗室中。
這樣的科研態度也讓張加濤近年來收獲頗豐。他以第一作者、通訊作者身份在《自然》《科學》等頂級期刊發表論文50余篇，ESI高被引3篇。
張加濤說，突破難點才能發表高水平文章，受國際同行認可。“科研為什么叫攻關呢？因為要攀登科學高峰、追求極致，不能只爬個小山坡。”正因為在納米材料化學領域的不斷突破，他在留學回國后受邀成為北京理工大學首位徐特立特聘教授。
“不輕易錯過閃現的靈感。”張加濤鼓勵學生追求極致，發現細節中存在的問題，而且他特別重視培養學生們的自主創新精神。他的兩名學生曾在用離子交換法制備CdS量子點的實驗中，發現本該發黃色熒光的量子點發出了紅色熒光。他們原以為做實驗出了差錯，于是羞愧地向老師張加濤說明情況。
但經仔細分析論證，張加濤發現這個情況不是錯誤，而是一種新現象。于是他和兩位學生一起研究該現象，最終發現在摻雜異價離子后量子點可以發出紅光，并將研究成果發表在《先進材料》雜志上。“科學發現有時就在不經意之間，關鍵是要搞清楚這個不經意的過程。”張加濤說。
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