Wiley人物访谈——深圳理工大学薛冬峰教授

“稀土是重要的战略资源 要加大科技创新工作力度”这是习近平主席对科研工作者的殷切期望。在稀土研究领域有这样一位学者,他坚持在稀土晶体领域深耕近三十年,建立了“大尺寸稀土晶体材料的制备理论”,除了做好本职的科研工作,他还承担起为青年科研工作者搭平台、组队伍的责任,建立了中国稀土学会稀土晶体专业委会等学术团体。本期Wiley人物访谈,让我们一起了解深圳理工大学薛冬峰教授和他的学术故事。

人物简介

1993年于河南大学获应用化学工学学士学位。1998年于中科院长春应化所获无机化学博士学位。分别在德国奥斯纳布吕克大学、加拿大渥太华大学、日本国立材料科学研究所做博士后研究。自2003年8月起在大连理工大学、中科院长春应化所、山东大学从事新材料研发工作。2020年12月入职中科院深圳先进技术研究院/深圳理工大学。2011年获国家杰出青年科学基金资助。2012年获中科院“百人计划”择优支持。2016年入选国家万人计划科技创新领军人才。2016年起享受国务院政府特殊津贴。2017年受聘国家新材料产业发展专家咨询委员会委员。2018年入选英国皇家化学会会士。2020年入选国际先进材料协会会士。曾获2018年中国颗粒学会自然科学奖一等奖、2019年国际纯粹与应用化学联合会&新材料及制备(IUPAC&NMS)杰出奖、2018-2020年度全国无机化工科技奖—技术创新奖、2020年度湖南省自然科学一等奖、2020年“科创中国”榜单先导技术(先进材料领域)、2021年山东省石油和化学工业“十三五”产学研协同创新优秀成果、2021年度中国化工学会科学技术奖“基础研究成果奖”二等奖。研发团队提出的“如何突破大尺寸晶体材料的制备理论和技术”获第二十三届中国科协年会2021重大科学问题、工程技术难题和产业技术问题发布之首。任中国稀土学会稀土晶体专委会主任、中国化学会无机化学学科委员会副主任、英国皇家化学会CrystEngComm副主编等。

MVC:能否请您简单介绍一下课题组目前的主要研究工作? 

薛冬峰(XDF:我的课题组目前主要在大尺寸晶体材料的制备理论和技术、量子新材料和智能晶体化学三个方面开展研发工作。我们积极拓展国内外合作渠道,与多位富有才华的青年才俊建立了广泛科研合作,高水平地利用先进的原位观测与理论计算和模拟技术手段,在多尺度水平上发现新材料,致力于高质量服务我国新材料产业。

MVC:您基于胶体/碳布复合材料用于超级电容器的工作发表在Advanced Energy MaterialsAdv. Energy Mater. 2018, 8, 1703329)上,你是如何想到用胶体的思想来改进超级电容器电极材料的设计的?您之前关于稀土结晶过程的研究对这项工作有何启示? 

XDF胶体是物质的一种多尺度存在形式之一,具有可以实现丰富表面化学反应的优势。我刚回国在大连理工大学带领研究生开展前期工作时,特别喜欢设计学生们的共沉淀实验细节,这为我后期的很多科研工作留下了宝贵财富。当我在中科院长春应化所带领研究生提升超级电容器电极材料的容量时,自然而然地想起了共沉淀反应和法拉第反应的巧妙耦合,就此诞生了胶体超容电池。

我之前关于稀土结晶过程的研究对这项工作的启示是材料的功能设计研究可以在其结晶过程的更早期进行,例如,在成核阶段实施多因素控制就可以更有效的调控组分的聚集状态。

MVC:前面提到了您在Wiley旗下的期刊上发表了多篇论文,哪篇论文最让您引以为傲?为什么? 

XDF我觉得还是这篇基于胶体/碳布复合材料用于超级电容器的研究工作(Adv. Energy Mater. 2018, 8, 1703329)让我满意。这项工作既是一个厚积薄发的科研范例,也是一个奠定我的两位研究生职业向好发展的例证。这是一篇富有科研正能量故事的论文,可以用来激励更多的科研后来者。

MVC:从长春应化所博士毕业后,您辗转世界各地进行博士后研究工作(欧洲、北美和日本,获得了德国洪堡基金会和日本学术振兴会的资助),能分享一下您在国外的工作经历吗? 

XDF在我博士毕业后的三段博士后经历中,我切身体会了三种不同风格的科研文化,例如,欧洲学者精雕细琢的科研习惯、北美学者粗中有细的突破性创新思维和日本学者的产研快速契合的高效成果转化模式等,这些科研文化领悟对于我带领研发团队取得系列科研进展都起到了非常大的助力作用。

MVC:在您丰富的学术经历中对您影响较大的人是谁? 

在我的学术经历中,对我影响较大的人是我的波兰好友,Henryk Ratajczak教授,他是国际上七个科学院的院士,也曾是波兰第二古老的顶尖公立研究型大学University of Wrocław校长。我从他的言传身教中学到了如何成为一名有责任心和使命感的科学家。

MVC:您是蜚声国际的稀土晶体专家,请从材料合成和组成设计、晶体结构和相图、晶体生长和性能、器件集成等角度展望一下稀土晶体未来的研究重点和发展方向? 

在国内外同仁的大力帮助下,我非常荣幸地在2019年创建了中国稀土学会稀土晶体专业委会并担任主任一职,这对于我国稀土资源高质量利用和晶体新材料创制等研发工作均具有丰富的建设性意义。

我带领的研发团队提出的“如何突破大尺寸晶体材料的制备理论和技术”获中国科协“2021重大科学问题、工程技术难题和产业技术问题”发布之首,这说明大尺寸问题已是业内共识度很高的挑战,值得大家在这方面投入的更多。

稀土元素的“工业维生素”美誉显示了这17种元素的清晰功能定位,因此,对于这17种功能元素在晶体学中的功能起源与强化研究也将是量子材料研发工作中的一道亮丽的风景线。

随着数据驱动新材料研发范式的认知提升,智能晶体化学日益成为稀土晶体新材料创制的有力保障。

MVC:您在大学(大连理工大学和山东大学)和中科院系统(长春应化所和深圳先进院)都工作过,您认为您在大学和研究所工作最大的不同是什么?您来到深圳后建立了多尺度晶体材料研究中心,您对未来的科研工作有什么布局? 

对我个人而言,我认为我在大学和研究所工作最大的不同是研发队伍的组织模式的差异,在大学里面组织研发队伍的形式更自由、分散,在研究所里面组织的研发队伍可以规模更大、目标更集中。在大学工作的一个优势就是可以接触到各类学科的精英学者,自然能够触发到更多的创新性思考和科研合作契机。

我来到深圳后建立了多尺度晶体材料研究中心,目标是借助结晶学思维开展应用导向的新材料功能优化设计,高质量服务我国新材料产业。当前,研究中心在科研工作布局上聚焦了应用导向的智能晶体化学研究、量子新材料创制、大尺寸材料研发等三个前沿方向。

MVC:您在选择研究生的时候有什么标准?对有志从事科学研究的同学们有什么建议

我在选择研究生的时候没有什么所谓的统一标准,但是,对于那些具有善于工作交流、有感恩之心和积极阳光心态的研究生来说,他们在研究生培养阶段的学习和工作会顺利很多。

对有志从事科学研究的同学们,我的建议是在自己的日常学习和生活中要不断强化自己强烈的好奇心、旺盛的求知欲、强大的理解力。

MVC:科研工作之余,您如何平衡生活和工作?您最大的爱好是什么? 

科研工作之余,我喜欢广交朋友,喜欢与有丰富思考力的人交流。我最大的爱好是走进大自然,怀着敬畏自然之心,在思维上学习自然,在研发工作中超越自然。