【InfoGuru 信息“大师”】中国科学院半导体研究所沈国震研究员专访:成功的秘诀

个人简介

沈国震,中国科学院半导体研究所研究员,博士生导师。曾获得国家杰出青年科学基金、茅以升北京青年科技奖等。多次入选“全球高被引学者”、“Elsevier中国高被引学者”。2003年于中国科学技术大学获得博士学位,其后先后在韩国、日本、美国等科研机构从事研究工作。2013年进入半导体所工作至今。长期从事低维半导体材料的设计及其在柔性电子器件上的应用等研究。特别是在面向机器视觉的柔性图像传感器、柔性多功能传感系统的设计等方面做出了突出的贡献。在Adv. Mater.、 ACS Nano等期刊发表SCI收录论文300余篇,授权发明专利近二十项,主编《柔性电子学》、《纳米线电子学》等多部英文专著。担任Adv. Mater. Technol.、 J. Semicond.、Nanoscale Res. Lett.等多个期刊的编辑/编委。作为第一完成人获北京市科学技术二等奖、中国材料研究学会科学技术一等奖等。

课题组网页:

https://www.x-mol.com/groups/flextronics

课题组简介

您能否简要介绍课题组的工作?

我所在的课题组是中国科学院半导体研究所柔性传感与系统集成技术课题组。顾名思义,我们的工作以低维半导体材料为材料主线,着重研究柔性传感器的设计以及面向健康医疗和智能机器人的多功能传感系统的设计、工艺、集成等。举几个例子说,比如我们设计并研制了面向机器视觉的柔性光电传感器和触觉的柔性电子皮肤、生物兼容的植入与介入式柔性传感器等。

结缘柔性电子领域

当您还在上学的时候,未来想从事什么职业?是什么机缘促使您从事柔性电子领域的研究呢?

我一直以来的理想就是成为一名教师,所以我在本科的时候就选择了化学教育专业。之后继续攻读研究生和出国从事科研工作都是为我能成为一名更优秀的教师做铺垫。2009年我从国外回国工作,终于实现了当一名教师的梦想,让我在随后的日子里可以将我所知、所学更好的传递给年轻学子。

走进柔性电子的研究,其实和我在国外一直从事交叉研究的背景是分不开的,因为柔性电子是一个涉及多个学科的研究领域。2009年我回国并开始独立建立课题组是促使我选择柔性电子作为我的研究方向的直接原因。独立建组需要确定科研方向,这让我着实头痛了一段时间。我闲暇时候喜欢上网阅读和写博文,彼时国际上柔性电子的研究虽然起步不久,但是这些有限的科技新闻却让我觉得这个方向非常有意思,让我梦想到也许有一天,我们的世界会因为柔性电子而变得不同。所以从那个时候开始,我就把柔性电子确定为课题组的研究方向。多年来,我们一直在这条路上并将一直走下去。2012年,我在接受中央电视台采访时说过,希望有一天我们用的电脑、手机等都可以像报纸一样卷起来。经过全世界科研人员的努力,目前已经有不少柔性电子产品进入到我们的生活,我相信在不久的将来,会有更多我们想不到的柔性电子产品进入我们的视线,并逐步改变我们的生活。

您认为低维材料将在未来柔性电子领域发挥哪些重要作用?

有这么一种说法,叫“一代材料,一代技术,一代装备”。从这个说法中可以看出材料的重要性。对于柔性电子而言,材料也依然是其核心和发展的基石。设计柔性电子器件,材料体系可以有不少选择,而低维材料因其独特的结构与电子输运特性等无疑是其中最有竞争力的候选材料之一。目前在柔性电子领域应用比较多的材料,如以钙钛矿量子点为代表的零维材料、以碳纳米管/半导体氧化物为代表的一维材料、以石墨烯为代表的二维材料等等,都是典型的低维材料,它们具有优异的导电性、光电特性、机械柔韧性等等,可以满足柔性电子器件对于柔性/延展性、稳定性以及成本等的需求,可以说是柔性电子的明星材料。随着科技的发展,低维材料在柔性电子领域的作用将会更进一步的体现,并且会推动柔性电子未来的产业化进程。

不逐热点,坚持自己

恭喜您入选“英国皇家化学会Highly Cited Author”,您认为自己的工作受到业内学者广泛关注的原因是什么?作为科研工作者,您认为应该从哪些方面入手提高文章的影响力呢?

很高兴我们的工作受到了业内学者的关注。十余年来我们一直坚持从事柔性电子器件的相关研究,工作有很好的系统性,我想这应该是大家对我们的工作比较关注的一个主要原因。作为科研人员,不追逐热点,结合自己的知识背景和兴趣点,找到自己的具体研究方向并持之以恒的坚持下去,才有可能取得成功。做出系统性的工作,才会得到同行的长期关注,自己的工作也才能有长期的影响力。追逐热点式的不停转变研究方向、偶尔发出一篇不错的文章,短期内确实能够吸引大家的目光,但是一段时间以后呢,可能慢慢就被淡忘了。

您的团队在InfoMat上发表了题为“Recent advances in low-dimensional semiconductor nanomaterials and their applications in high-performance photodetectors”的综述文章,请问您选择这个主题的初衷是什么?您认为这篇综述能给相关领域的研究人员予以哪些启发?

低维半导体材料是我一直以来的主攻材料体系,所以选择撰写这篇文章,其实是对我多年来的一部分科研工作的总结。我从1999年跟随中国科学技术大学钱逸泰先生攻读研究生的时候就开始从事低维半导体纳米结构的工作。研究生期间主要是采用水热/溶剂热的方法做材料的合成和形貌调控研究工作。博士毕业之后,赴国外研究单位继续科研工作的过程中开始思考合成的材料具体有何用处。因此,先后从低维半导体材料的微观结构表征、三维阵列组装、以及基于低维半导体的微电子器件的设计与研制等方面开展了较为系统的研究工作。在工作中不断充实自己的基础知识和工艺技能。光电探测器是机器视觉的核心基础之一,起着“看”物体的功能。而低维半导体材料赋予了这些器件更加优异的性能。我从2008年在南加州大学开始光电器件的研究工作,也取得了一定的研究进展。所以在这篇文章中,我对自己在这方面的工作进行了总结,同时也对这个领域的进展进行了归纳,并对以后的发展动态和存在的问题进行了分析,虽然只是个人的一些看法,但是对从事这个领域研究的学者还是有一些启发作用的。

抓住机遇,激情科研

国家刚刚颁布了“十四五”规划,您认为柔性电子的科学研究在哪些方面可以为国家发展做出贡献呢?作为科研工作者,应该如何将个人科学研究与国家规划相结合?

十四五期间,我国的发展将面临前所未有的挑战和机遇,其中特别强调了支持科技创新和创新驱动发展。柔性电子作为下一代信息技术的典型代表之一,将在国家创新发展、智慧城市与社会、人们健康等方面发挥出重要的作用。我们应该抓住机遇,以更高的激情投入到科研工作当中,研究更好的柔性电子器件,推动柔性电子技术在国家发展和人民生活改善中的应用。

踏实、沟通、聚焦——成功“三要素”

您在选择团队研究生时,看重学生的哪些品质呢?您是如何培养团队学生“创新”的能力?

青年学生是科学研究的主力和第一线工作者,他们的状态对科研的进展起着非常重要的作用。青年学生有朝气、有活力,对待事物有着非常大的激情,这也导致不少学生不能够沉稳下来,做工作难免会出现眼高手低的现象,简单的工作不屑于做、难度大的工作又做不来。所以对于学生我首先看重的其“踏实”的品质。现在的年轻人智商都很高,都有很好的天赋,但是如果不能脚踏实地,认认真真做好自己本职工作,是很难做出有意义的成果的。

其次,青年学生要有很好的沟通能力,这也是我非常看重的一点。科学研究需要的是思想的碰撞,所以交流对于科技的进步尤为重要。大家可能都知道的非常著名的DNA双螺旋结构,广为流传的说法就是两位年轻的学者沃森和克里克在经常喝咖啡、讨论和争论中诞生的。

交流沟通对于推动科研成果和培养学生的创新能力也是非常重要的。我个人非常喜欢找学生聊天,这可能多少是受到我的导师钱逸泰先生的影响。在中科大的校园里是经常会看到钱先生和别人聊天的镜头的。我们那个时候常常开玩笑的说:“上午去一个地方办事看到钱老师在聊天,等几个小时办完事回来,钱老师还在聊天”。做学生的时候把这个当玩笑看,但是自己做老师的时候,才发现讨论的重要性。聊天其实就是在沟通,在进行思想的碰撞。我从2009年回国独立工作开始,就非常喜欢和学生聊天,不管是找学生来办公室,还是到实验室找学生。记得有一次,一个学生出现了思想问题,我在办公室从晚上6点一直聊到第二天凌晨2点。在和学生聊天的过程中,能够及时了解学生工作的进度,并及时对他们工作中出现的问题进行指导和纠正。除了科研,我也喜欢和他们聊很多别的东西,生活,时事等等。这些可以让我可以更好的了解学生的思想动态。

所以年轻学生要学会沟通,和家人沟通、和老师沟通、和实验室的同门沟通。每个人有每个人不同的生活经历、学科背景、人生和价值观。在沟通的过程中,可以让彼此互相学到很多东西,这些对于一个青年学生的成长也是至关重要的。

对于初入柔性电子研究领域的青年研究者,您有什么建议?

柔性电子是一个快速发展的新兴领域,涉及材料、人工智能、电子、医疗等多个学科领域,包含的研究内容也非常广泛。对于青年学者,需要结合自己的学科背景,找准自己的具体研究方向去开展深入系统的研究,切忌广撒网,聚焦才能成功。

正值开学季,能否请您送一句话给刚踏入校门的新生?

兴趣是人生最好的老师。有了兴趣做事情才有动力和激情。希望同学们在学校里能够找到自己的兴趣点。而寻找兴趣点最好的方式我认为是“阅读”。这里不仅仅是传统意义上的阅读本专业的书本,还要更广泛的阅读各种“闲书”扩展自己的视野,此外可能更多的是学会去阅读人生、阅读世界。