WILEY人物访谈——德国伊尔梅瑙工业大学雷勇教授

雷勇, 德国伊尔梅瑙工业大学教授。1991年在中山大学物理系获学士学位;2001年于中国科学院固体物理研究所获得理学博士学位;2001-2003年在新加坡国立大学从事博士后研究。2003到2006年作为洪堡学者和博士后研究员在德国卡尔斯鲁厄理工大学工作。2006年开始在德国明斯特大学担任研究团队负责人和青年教授。2011年起在德国伊尔梅瑙工业大学担任教授,并担任应用纳米物理研究团队(Fachgebiet Angewandte Nanophysik)负责人(Fachgebietsleiter)。雷勇教授在多元和表面纳米结构化、钠离子和钾离子电池等领域取得了瞩目的研究成果。迄今共发表了约180篇学术文章、以及多项专利和专著。以通讯作者在影响因子大于20的期刊上发表论文15篇,影响因子10-20的期刊上发表论文34篇,如Nat. Nanotech., Nat. Commun., JACS, Angew. Chem., Adv. Mater., Energy Environ. Sci., Chem. Soc. Rev., Prog. Mater. Sci., Adv. Energy Mater., Mater. Today, Adv. Funct. Mater., ACS Nano, Nano Lett., Nano Today等。雷勇教授主持了多项欧洲和德国的大型研究项目,包括2项欧洲研究委员会的ERC研究项目、德国联邦教育及研究部(BMBF)重大研究项目、德国研究基金会(DFG)和德国大众基金会;作为项目负责人,共获得了超过650万欧元的研究项目。他目前担任学术期刊Advanced Energy Materials的Editorial Advisory Board Member;Energy& Environmental Materials的Associate Editor;InfoMat的Editorial Board Member。

Introduction

MVC:能否请您先简单介绍一下您课题组的科研工作?

LY:我们研究团队的研究课题主要包括:(1)基于模板的多元有序纳米结构阵列化、表面纳米结构和图案化;(2)基于高度有序纳米结构阵列实现高效能源转换和储存器件以及光电器件;(3)低成本二次离子电池的开发。

MVC: 当您还在上学的时候,您想未来从事什么职业?是什么把您吸引到科学领域的呢?

LY:小学的时候我的成绩还不错,从二年级跳级到四年级后还能经常保持全年级前三名。在初中时很喜欢物理和化学,理科成绩不错;但是高中时兴趣完全转到文科,特别喜欢语文、地理和历史,当时很想未来从事地理或历史工作。1987年考中山大学填志愿的时候,可能受当时流行的‘学好数理化,走遍天下都不怕’的影响,父母极力鼓励我选择物理专业,不得已最后选了当时并不是很喜欢的物理。但也就这样一路蹒跚走来,一不小心成为了物理学教授。

MVC: 如果您没有走科研这条路,您现在会干什么?如果重新选择,您还会继续做学术研究吗?

LY:在我后来从事科研的路上,平时还是经常喜欢读各种地理、历史和文学著作,如果我没有走科研这条路,说不定现在会在研究地理历史、或是散文作家。

Main  fields of interest

MVC: 是什么促使您选择“新型能源存储材料”为您的研究课题?

LY:当今社会对于低成本、高容量、高安全性、长使用寿命的储能设备有着迫切需求。太阳能、风能等间歇性可再生能源,由于多产自偏远地区,很难直接并入电网使用,而开发高效、规模化的储能设备是行之有效的方法。锂离子电池的商业化大大促进了能源储存领域的发展,但其依然不能完全满足人们对于储能设备与日俱增的需求。所以开发新型能源储存材料和器件是改善储能设备性能、降低制造成本有效途径之一。

MVC:您如何看待新型能源存储材料的研究现状和前景?

LY:近十年来电化学能源储存材料和器件的研究已取得了长足的进步,但其在循环性能、倍率性能、安全性等方面还有很大的提升空间。从便携式储能器件到电动汽车等中型电驱动设备,电化学储能领域不断地取得革命性成果,我相信在未来,该领域还会有更大的突破。

MVC: 对于您发表的著作,哪些是令您最骄傲的?您最喜欢的是您哪部分的研究工作?

LY:近几年的工作中,我比较喜欢的研究工作有:

(1)基于模板的多元有序纳米结构阵列化:我的团队于2017年实现了一种新型的二元孔阳极氧化铝模板。利用此模板,成功地开发了一系列精确控制的二元结构纳米材料,实现了阵列尺寸、形状以及孔间距离的高度可控性(Nat. Nano.,10.1038/NNANO. 2016. 257)。利用二元纳米阵列制造出的光电极和等离子体器件,其性能比由单一组分构成的器件更加优越(Nano Letters,10.1021/acs.nanolett.8b01675)。

(2)基于高度有序纳米结构阵列实现高效能源转换:我们提出了以铁电材料作为光电极,通过调节铁电材料的内部极化电场,以实现光电分解水器件的光生载流子的调控(Angew. Chem. Int. Ed.,10.1002/anie.201406044)。随后,利用模板制备的SPR纳米颗粒阵列,实现了PEC器件性能的多重可逆调控,并极大地增强了PEC器件光生载流子(Nat. Commun., 10.1038/ncomms10348)。

(3)钾离子电池:将低成本普鲁士蓝作为钾离子电池正极材料,表明了其在钾离子电池应用的潜力(Adv. Funct. Mater., 10.1002/adfm.201604307)。此外,以聚吡咯为前驱体制备了高氮掺杂的软碳纳米纤维材料,并用作钾离子电池负极。考虑到正负极同为成本低廉且合成简易的电极材料,该工作进一步表明了钾离子电池的未来应用前景(Nat. Commun., 10.1038/s41467-018-04190-z)。

Work life balance

MVC: 什么时刻您最享受工作中的乐趣?

LY:在工作中有很多不同的乐趣,尤其在申请项目成功的时候。我还记得2008年9月我申请了欧洲研究委员会的ERC大型研究项目(当年的申请成功率为8%左右),此项目(140万欧元)的成败对于我非常重要。在过了评审第一关后,2009年2月我在欧洲研究委员会的布鲁塞尔总部答辩我的研究项目,答辩完后觉得并不是很满意,等结果的日子里一直揣揣不安。两个多月后的一天,我在电脑里看到有一封来自ERC的email,我在德国5月微凉的清晨抽了两根烟回到办公室点开了这封email,在‘Dear Dr. Yong Lei’下面正文的第一句是:‘Congratulations!’。那一瞬间的压力释放是我至今都难以忘怀的,我想申请成功的喜悦无疑是我科研中的欢乐时刻之一。

MVC:科研工作之余,您有什么爱好?

LY:闲余时光,我会和学生或朋友一起打台球。有时也会在德国高速上开着跑车放松。

MVC: 您最喜欢的书是什么?

LY:主要是一些地理和历史书籍,我是一个二战迷,喜欢研究二战中的各个经典战役的细节,特别是欧洲和北非战场上的真实历史故事。

Advice to youth

MVC:您认为科研人员最重要的品质是什么?您对有志从事科学研究的青年学生有什么建议?

LY: 我认为科研人员最重要的品质可能是坚持不懈。对有志从事科学研究的青年学生,我的建议也是坚持不懈, 既然已经选择了科研道路,就坚持下去。