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新晋院士彭慧胜:从0到1,科研需要大胆想象
时间:2023-11-29 作者:蓝海莲 来源:复旦大学


 “科学有很多不同的突破口,要找到这个突破口,是需要想象力的。”2023年新增选中国科学院院士、复旦大学高分子科学系和先进材料实验室教授彭慧胜说。

 “你不吃些苦,很难取得重大突破”

出生在湖南邵阳的一个小山村,儿时的彭慧胜每天放学回家第一件事,就是去看看锅里有没有剩下的米饭或锅巴。期待着通过高考走出山村,彭慧胜高考时考入了东华大学,后又进入复旦攻读研究生。

在复旦读研时,彭慧胜是有名的实验室“居民”,他努力用半年时间“啃”下了阴离子聚合实验这块“硬骨头”。“当时就觉得这个东西可以做,于是就这么做下来了。”他说,自己后来才知道这个实验因为难度高,很多人都望而却步,自己是“无知者无畏”。然而,这次成功却给了他做科研的信心。

在美国杜兰大学(Tulane University)攻读博士学位期间,一场“卡特里娜”飓风让整个新奥尔良几乎被淹。“兵荒马乱”之下,彭慧胜成了流离失所的“难民”,博士奖学金停发使他只能勉强维持生活。在辗转来到新墨西哥大学落脚期间,他因为“难民”的身份,起初无法参与实验,于是就主动找到老师,恳请参与组会,并在断断续续地研究中完成了一篇论文。最终,他仅用三年时间完成博士学位。“你不吃些苦,很难取得重大突破”,彭慧胜说。

博士毕业后,彭慧胜在美国工作过一段时间。在与同事的一次聊天中,有人说到,由于火星登陆车的太阳能电池板是硬的,登陆车在经过凹凸不平的星球表面时,可能会卡在石头里,从而造成麻烦。“我当时就想,如果把电池做成软的,比如像衣服那样的纤维,是不是就很容易解决这个问题?”从此,一个大胆的想法在彭慧胜心中开始酝酿。

2008年,彭慧胜选择回到复旦,担任教职。“当时已经有很多薄膜电池相关的研究,但我想不能跟着别人走,想做点不一样的,于是我就开始尝试纤维的研究。”通过查阅文献,他发现纤维电池的相关研究少之又少,存在巨大发展空间。凭借良好的直觉与不懈的努力,他带领团队在纤维电池领域耕耘十多年,最终实现纤维电池的研发及规模应用。虽然创新的过程总是伴随着质疑与批评,彭慧胜坚持积极看待。

 “如果习惯性听好话,往往就不会促进你去思考,只会让你自我陶醉。”

  

织物显示

十多年来,彭慧胜研发了系列纤维材料与器件新技术,成果得到了国际学术界的认可,并推动了高分子材料化学领域的发展。十年如一日的耕耘让他积累了对科研创新突破口的良好“直觉”,他用自己热爱的羽毛球运动打了个比方,“接高速球的时候有时是凭感觉,这种感觉是打了很多次球后积累出来的,做科研也是一样”。

01,科研需要大胆想象

彭慧胜认为,科学的想象力来自于勤奋的工作和长期的积累,所以他几乎每个周末都在工作,每天从早到晚都在实验室或办公室。但他也说,勤奋只是作出重大成果的必要条件之一。

 “做研究绝不是别人每天花15个小时坐在实验室或办公室,你花17个小时不睡觉就能做得更好,科研比的是谁先提出新的想法。”

长久以来,无论是天然高分子,还是合成高分子,高分子的主链都是碳氮氧等非金属元素构成。彭慧胜却大胆猜想,元素周期表里面80%是金属元素,能否用金属元素代替过去传统的碳氮氧结构?学生们第一次听到这个想法时都吓了一跳,感觉无从下手。而对于这样一个很难找到参考文献的想法,团队用四年时间进行了初步验证。他们做出的金属主链高分子可以精准控制分子量,并可能发现新的机制和规律,发明新的材料体系,实现“01”的突破。目前,这个方向刚刚起步,彭慧胜也表示,接下来仍然有很多问题需要解决。

《诗经》《静静的顿河》《费曼物理学讲义》……在彭慧胜的书柜,除了高分子领域相关的专业书,文学、历史、哲学及不同领域的经典书籍占了一半,广泛的涉猎让他有了广阔视角和丰富想象。他也经常提倡学生们从书中寻找科研灵感,“胆子大是因为看得远,方法科学高效,有自己的一整套哲学体系,所以才能够有自信。”

 “我在做通讯电子织物系统方向的课题的时候,彭老师就建议我去读《乔布斯传》,让我从历史经验的角度去思考电子通讯设备的演变。”彭慧胜的学生高分子科学系2020级直博生李鹏洲说。作为导师,彭慧胜经常鼓励学生寻找科研创新突破口,多做那些涉及人类发展重大问题且前人鲜少做过的课题。

 “‘01’需要的是想象力,‘从1100’需要的则是严谨的科学论证。”

彭慧胜认为,从基础理论到原创技术,再到最后的工程化应用,科研链条在不同阶段各有侧重。找到创新突破口后,下一步就需要通过严谨的逻辑来求实论证。

今年5月,Nature子刊Nature Nanotechnology发表了由彭慧胜及复旦高分子系陈培宁、孙雪梅,附属中山医院丁琛,附属华山医院陈世益共同担任通讯作者的人工韧带研究,受到广泛关注。这款人工韧带具有与天然韧带相似的各向异性结构,可以与宿主的骨骼结合,恢复其因韧带损伤而受损的运动能力。

鲜为人知的是,这项跨学科研究因涉及领域复杂,前后耗时六年多,最终有了突破。

这样的学科融合成果在彭慧胜团队还有很多。“我觉得一定要广泛合作,

光是国内合作,还是国际合作,一定要足够开放。”彭慧胜说,合作不仅能推动研究,更能让人从中学到东西,为今后的发展奠定基础。

平日里,彭慧胜喜欢去听不同学科的讲座,他认为“不应有学科边界感”,无论是讲人文哲学经典,还是讲艰深复杂的数学公式,他都听得津津有味,“复旦的学科很全,而且实力都比较强,这里有自由的学术氛围,鼓励尝试学科交叉”。

在他看来,尝试不同思路与赛道能给科研工作带来新的推动。

 “等我研究做到一定程度,我准备去爬珠穆朗玛峰,也许我能在峰上想出一个非常有趣的想法。”

反对学生做“延长线”式的科研课题

即使出差参加学术会议,只要第二天有组会,彭慧胜也会连夜赶回来。“复旦有非常好的学生,跟优秀的学生在一起,我觉得对于教师来说是非常享受的事情。”

有一次,有学生因一个学术问题和他讨论得面红耳赤,但他却丝毫不生气。“学生可以和我拍桌子,只要他说得有道理,我就听他的;如果说得没道理,我就给他分析为什么没道理,如果不服我们就继续争论。”彭慧胜尊重学生的想法,鼓励他们挑战权威,反对学生做“延长线”式的科研课题,不能盲目跟风,更不能只做容易出论文的课题。

在科研上,彭慧胜对学生的论文发表数量没有太多要求,他希望学生们能静下心来去“啃”些“硬骨头”。“如果没有彭老师的鼓励支持,我们可能不太敢做这么长周期的课题”,彭慧胜的博士后唐成强说。在彭老师门下读博的五年间,他坚持甘坐“冷板凳”,深耕纤维生物传感领域难题,在这片领域不断探索。

近年来,彭慧胜经常会给孩子们做科普讲座。每次讲座前,他都会精心准备,希望点燃孩子们对于科学的兴趣。在幼儿园做讲座时,小朋友们听完像潮水一样围过来,向彭慧胜问各种各样的问题,现场还有一个六岁的小朋友告诉彭慧胜,他长大以后一定要做化学家,这让彭慧胜听了心潮澎湃,直呼“这报告太值得了”。

谈起自己未来的科研目标,彭慧胜希望能做出像“图灵机”那样的原创性科研突破。他也期待,复旦高分子系的师生们未来能做出诺贝尔奖级别的科研成果,有朝一日,他们的名字也能出现在国内外的教科书里,虽然这极其艰难,但值得努力尝试。

 “我希望我们能再花30年,做一个重大成果出来”,47岁的彭慧胜说。