張楠：投身科研是一場華麗的冒險(xiǎn)

本刊記者 陳 浩

張楠：投身科研是一場華麗的冒險(xiǎn)

本刊記者 陳 浩

曾主持和參與了包括中國國家自然科學(xué)基金會(huì)、英國工程與物理科學(xué)研究基金會(huì)、美國海軍研究局、美國國家科學(xué)基金會(huì)等發(fā)起的多項(xiàng)科研項(xiàng)目。已在Nature Communications等國際著名學(xué)術(shù)期刊發(fā)表22篇學(xué)術(shù)論文，多次擔(dān)任如Scientific Reports，Journal of Physics D:Applied Physics，Physica Scripta等國際重要期刊的審稿人。

在科研領(lǐng)域，女科學(xué)家們的存在一直是一個(gè)“物以稀為貴”的狀態(tài)，盡管有些女性對科研有著強(qiáng)烈的熱愛，但是一些客觀因素總是阻礙著她們前進(jìn)的步伐。堅(jiān)持到底做科研，對于每一個(gè)女科學(xué)家而言，都是一個(gè)勇敢的抉擇，一場華麗的“冒險(xiǎn)”。

張楠，就是這樣一位對科研抱有巨大熱忱的女科學(xué)家，在自己的科研歷程中，她信念始終，十年如一。

興趣與機(jī)遇，鑄就科研之路

金陵名城，人才輩出。作為一名南京人，張楠從小就對數(shù)學(xué)和邏輯有著濃厚的興趣。上大學(xué)之前，她也曾經(jīng)苦惱過要選擇什么專業(yè)來作為自己學(xué)習(xí)的開端，最終她在老師的建議下，選擇了物理系。作為一門以實(shí)驗(yàn)和觀察為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，物理學(xué)在數(shù)學(xué)等各學(xué)科知識(shí)的輔助下，揭示著科學(xué)界中事物的道理，這一切對于張楠來說充滿著魅力。也許是“命中注定”，張楠從此和物理結(jié)下了不解之緣。

在學(xué)習(xí)與鉆研的過程中，張楠并沒有感覺這一切枯燥乏味。相反，科研這個(gè)領(lǐng)域仿佛發(fā)射著巨大的磁場吸引著她。深入接觸之后，張楠更是被科學(xué)研究那種嚴(yán)謹(jǐn)而又理性的魅力所征服，也正是這種堅(jiān)定的信仰，讓她在這條道路上一直保持著極大的熱忱。

“路漫漫其修遠(yuǎn)兮，吾將上下而求索”。2005年，張楠拿到了牛津大學(xué) Clarendon Fund全額獎(jiǎng)學(xué)金資助，漂洋過海前往牛津大學(xué)繼續(xù)自己的科研之路。在牛津，張楠師從國際晶體學(xué)會(huì)副主席A.M.Glazer教授攻讀博士學(xué)位。在博士學(xué)習(xí)期間，張楠主要從事的是鈮酸鉀鈉材料的結(jié)構(gòu)研究的工作。鈮酸鉀鈉是一種很有潛力的無鉛壓電材料，張楠的工作主要是通過高分辨率中子和X射線衍射方法，來作為認(rèn)識(shí)鈮酸鉀鈉微觀結(jié)構(gòu)的重要途徑，以此確定鈮酸鉀鈉不同成分下的結(jié)構(gòu)，從而對其不同結(jié)構(gòu)模型之間做出比較細(xì)致的區(qū)分。功夫不負(fù)有心人，最終，張楠在博士畢業(yè)之際，確定了鈮酸鉀鈉的相圖。到目前為止，鈮酸鉀鈉仍然是一種具有代表性的無鉛壓電材料，而現(xiàn)如今的很多研究者，在做相關(guān)研究工作的時(shí)候，也會(huì)參考張楠和她的小伙伴們所做出的相圖，這對張楠來說充滿著成就感。

博士畢業(yè)之后，張楠留在牛津大學(xué)物理系，先是參與開展了英國工程與物理科學(xué)研究基金會(huì)關(guān)于鈮酸鋰和鉭酸鋰的光學(xué)晶體研究項(xiàng)目，并成功獲得了牛津大學(xué)和華威大學(xué)的共同國際專利。在這期間，她開始接觸鋯材酸鉛這種經(jīng)典壓電材料。在衍射技術(shù)的幫助下，張楠得到了一個(gè)具有非常好的分辨率的數(shù)據(jù)，通過對鋯鈦酸鉛平均結(jié)構(gòu)的計(jì)算和精修得到結(jié)構(gòu)模型，這對以后深入到微結(jié)構(gòu)的研究大有裨益。

感恩與信仰，讓她不忘初心

對普通人來說，他們或許不知道壓電材料，不知道那些復(fù)雜的化學(xué)物質(zhì)到底有著何種“功效”？但對張楠來說，這是她一直傾力研究的對象，不僅充滿神奇的魅力，還關(guān)系國計(jì)民生，被廣泛應(yīng)用到軍事、醫(yī)療、工業(yè)等領(lǐng)域。但令人遺憾的是，現(xiàn)用的這種材料98%都是含鉛的。從2006年開始，國際上就有一種要逐步淘汰含鉛材料的趨勢，而張楠的主要研究方向就是：從探索已受到廣泛應(yīng)用的高性能壓電材料的晶體結(jié)構(gòu)角度出發(fā)，研究高壓電響應(yīng)材料的結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系，并將這一思路應(yīng)用于新材料開發(fā)，以解決目前無鉛材料在性能和通用性上難以與已有含鉛材料相媲美的難題。在衍射工具和大科學(xué)裝置的幫助之下，對鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)和疇結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入的分析，對開發(fā)新材料起到更好的鋪墊作用。

在科學(xué)研究中，張楠她和研究伙伴們針對近十年來國內(nèi)外對于鉛基壓電材料性能提高以及無鉛壓電材料開發(fā)的迫切需求，對鋯鈦酸鉛陶瓷材料進(jìn)行了系統(tǒng)地結(jié)構(gòu)研究。不僅系統(tǒng)建立了鋯鈦酸鉛材料的平均結(jié)構(gòu)模型和局部結(jié)構(gòu)模型，并基于材料獨(dú)特的局部結(jié)構(gòu)揭示了其高壓電性能的內(nèi)在機(jī)理，為開發(fā)新一代環(huán)保無鉛壓電材料提供了新思路。其中，有關(guān)鋯鈦酸鉛局部結(jié)構(gòu)以及與高壓電性能的關(guān)系工作還獲得了美國陶瓷學(xué)會(huì)頒發(fā)的2015年度Spriggs相平衡獎(jiǎng)，相關(guān)論文被評價(jià)為“2014年度陶瓷材料相平衡關(guān)系的文獻(xiàn)中最有價(jià)值的貢獻(xiàn)”。

眾所周知，鉛，不管是對于我們的身體還是環(huán)境的傷害都非常之大，無鉛材料的開發(fā)不管是對我們的實(shí)際生活還是自然環(huán)境都大有裨益。所以，盡管相關(guān)研究繁瑣深?yuàn)W，但張楠及其科研同伴依然為之堅(jiān)持。這樣的科研態(tài)度，其實(shí)與她的過往經(jīng)歷有很大的關(guān)系。

在國外，張楠有著亦師亦友的師長，也就是她的博士導(dǎo)師——國際晶體學(xué)會(huì)副主席A.M.Glazer教授。當(dāng)年，張楠作為博士后離開牛津大學(xué)的時(shí)候，正好是他的導(dǎo)師最后一個(gè)項(xiàng)目結(jié)題將要退休之際，所以張楠應(yīng)該屬于他的關(guān)門弟子。A.M.Glazer教授雖然享受過無數(shù)的榮譽(yù)，但仍然保持著對科研的巨大好奇心。在每個(gè)做科研分析的日子里，他總會(huì)坐到張楠的旁邊，跟她一起花費(fèi)一個(gè)上午或者下午的時(shí)間，共同解決問題。即使在喝咖啡的過程中，他也會(huì)隨時(shí)解答張楠在數(shù)據(jù)分析中所遇到的困惑。作為當(dāng)年還在讀博士的張楠來說，有這樣一位悉心指導(dǎo)她且不吝嗇自己時(shí)間的導(dǎo)師，對她的整個(gè)科研思路和結(jié)果，無疑是影響巨大的。

雖然在國外發(fā)展順風(fēng)順?biāo)?，但在完成了自己的學(xué)業(yè)之后，張楠還是毅然決然的選擇了回國來繼續(xù)自己的科研事業(yè)。對她來說，雖然國內(nèi)的科研環(huán)境與國外有所不同，但是國內(nèi)那種相似領(lǐng)域的專家和學(xué)者想要合作的愿望，那種想要把科研工作做得更好，并且將成果轉(zhuǎn)化的愿望深深地感染著她。于是，張楠選擇了西安交大這個(gè)平臺(tái)，專心的做自己感興趣的科研。之所以選擇這個(gè)平臺(tái)，張楠是受到了西安交大的青年拔尖人才計(jì)劃的影響。西安交大的國際電介質(zhì)研究中心，在國內(nèi)享有很大的知名度，有著完整的團(tuán)隊(duì)基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)設(shè)備以及平臺(tái)，也培養(yǎng)了許多電陶陶瓷方面的人才，更利于全身心的投入到科研當(dāng)中。對于張楠來說，能在一個(gè)相對不受干擾的情況下，做一些獨(dú)立研究，無疑有著巨大的吸引力！

熱情與執(zhí)著，讓她一直在路上

2016年，立志于無鉛材料開發(fā)的張楠，成功申請了2017國家自然基金青年項(xiàng)目。這個(gè)項(xiàng)目是國家自然科學(xué)基金人才系列的重要類型，最重要的是它支持青年科學(xué)技術(shù)人員在國家自然科學(xué)基金資助范圍內(nèi)，自主選題開展基礎(chǔ)研究工作。這是給培育基礎(chǔ)研究后繼人才的一個(gè)鼓勵(lì)和肯定，也正是張楠這些年來研究“鐵電壓電材料”工作的延續(xù)。

憑借這一項(xiàng)目支持，一方面，張楠基于之前對居里點(diǎn)溫度以上鈣鈦礦材料的局部研究，提出并證實(shí)了立方順電相中存在局部氧八面體扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的一個(gè)階段性研究成果，繼續(xù)研究鈣鈦礦晶體的結(jié)構(gòu)和性能關(guān)系，還有一些性能較好的壓電材料的機(jī)理。另外一方面基于已有的科研成果，繼續(xù)無鉛材料的開發(fā)。

目前，張楠和她的團(tuán)隊(duì)還參與了一些薄膜材料的研究?；貒箝_展的疇結(jié)構(gòu)的研究工作，也在順利進(jìn)行中，與此同時(shí)，張楠還不忘保持與國際同行的交流與合作，與德國錫根大學(xué)物理系、日本千葉大學(xué)、英國華威大學(xué)、捷克科學(xué)院以及歐洲同步輻射中心，也都有一些相關(guān)項(xiàng)目的溝通與合作。她每天都過得忙碌而又充實(shí)?？梢钥闯龅氖牵趬弘姴牧系拈_發(fā)這個(gè)課題上面，張楠一直在堅(jiān)持不懈地鉆研著、探尋著。因?yàn)閺堥诳蒲蓄I(lǐng)域所取得的優(yōu)秀成果，她還成功入選了第13批國家“千人計(jì)劃”青年項(xiàng)目，這無疑是對她科研成就的重大肯定。

投身于科研當(dāng)中，對于很多人來說無疑充滿了后顧之憂。但是張楠對這份事業(yè)有著強(qiáng)烈的求知欲，在科學(xué)研究中，在微觀世界里，在科研這個(gè)“冒險(xiǎn)”的旅途中，她感到幸福而又滿足。

近日，微博熱搜上的一個(gè)演講視頻引起了網(wǎng)友的廣泛關(guān)注，視頻的主人公清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院的顏寧教授透露了國內(nèi)科研的一個(gè)現(xiàn)狀：“在中國的大學(xué)里面，特別是獨(dú)立領(lǐng)導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室的女科學(xué)家的比例確實(shí)很少，而我去瑞典的時(shí)候發(fā)現(xiàn)他們竟然有50%?！逼鋵?shí)，在科研這項(xiàng)事業(yè)中，并沒有性別之分。像張楠一樣，追隨自己那顆愛科研的心，執(zhí)著向前，定會(huì)走出屬于自己的精彩。

專家簡介：

張楠，西安交通大學(xué)電信學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)系教授、博士生導(dǎo)師，第13批國家“千人計(jì)劃”青年項(xiàng)目入選者。主要從事鐵電壓電材料與器件、功能材料結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系、鈣鈦礦晶體材料微結(jié)構(gòu)和疇結(jié)構(gòu)研究、中子和X射線衍射等方面的研究。2005年本科畢業(yè)于南京大學(xué)物理系，2009年獲得牛津大學(xué)物理系博士學(xué)位。博士畢業(yè)后，分別在牛津大學(xué)和加拿大西門菲沙大學(xué)擔(dān)任博士后，2015年受聘于西安交通大學(xué)青年拔尖人才計(jì)劃。