“中国科大这支科研团队90%都是90后 凭借“冷板凳”精神发现内在“微观世界”

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“中国科大近代力学系计算力学实验室”团队在实验室的业务照片。 中青报中青网记者王海涵/摄

王奉超教授在实验室中国科技大学提供图

最近，中国科学技术大学王奉超特任教授与诺贝尔物理学奖获得者、英国曼彻斯特大学安德烈·海姆(年诺贝尔物理学奖获得者)教授团队合作，在纳米镜毛细管集合研究中取得了重要进展，成果于12月10日国际著名学术杂

在宏观尺度下，空气体中水蒸气的分压达到饱和蒸气压时，水开始聚集。 但是，尺度变小时，表面张力会使气液界面弯曲，凝聚压力也发生变化，这种现象用开尔文方程定量记述。

在这项事业中，中国科大研究小组通过理论分解和计算模拟发现，固液界面力学作用在纳米限制区的毛细管凝聚中起着重要的作用，不是每个人普遍认为的液气界面。 由此，他们修正了经典的开尔文方程，建立了纳米镜毛细管集合的新理论，将方程的适用性扩大到亚纳米尺度。

王奉超表示，这项研究不仅为理解纳米镜的毛细管集合提供了重要的理论基础，而且在微电子、制药、食品等领域有着重要的实用前景。

王奉超所属团队被称为“中国科大近代力学系计算力学实验室”，主要攻击方向为“微纳米结构材料力学行为与设计”“固液界面力学与限制域递质”和“计算力学的做法与应用”等。 实验室学术带头人是中国科大工程科学学院执行院长吴恒安，团队20多人，90%是30岁以下的青年研究生。

这是一支年轻的球队，但有同样的战功。 近年来，实验室领导人吴恒安获得高等教育国家级教育成果二等奖、宝钢优秀教师特等奖等，王奉超也入选中国科学协会青年人才提升项目和中国科学院青年创新促进会，2019年得到国家自然科学基金委员会优秀青年基金的资助。

有趣的是，实验室与英国曼彻斯特大学安德烈海姆教授的课题组合作持续了11年，研究成果已经有10份复印件发表在《自然》和《科学》的正刊上。

最近中青报中青网记者进入了这个实验室。 力学方程式、理论建模、编程、数据观察、仿真研究……在这些外人眼里平凡无聊的名词是这个团队每天勤奋的科研追求，也是这个小组的年轻人攀登科学研究高峰的基础源泉。

"各项科研成果必须忍耐多年. "

在科学研究课程中，坚持和重复，背后离不开科学研究有趣的重要推动力。

王奉超回忆说，上述研究在年中已经展开。 年5月，论文合作者找到了自己，寻求二维材料模拟支援，试图构筑毛细管通道。 王奉超做了几个月也没有进展，心里也没底，一直在想克服难题的方法。

王奉超一直有习性，躺在床上想idea，半夜醒来，想一会儿再睡觉。 年初的一天晚上，他突然想到了一个方案，赶紧起来写构想，然后团队反复编辑，又花了几个月整理文案和制图，最终论证成功，为今年文案的发表奠定了基础。

在别人看来，王奉超的生活很单调，过着“构思、上课”的一眼就能看到退休年龄的生活。 “但是，每次想到处理问题的关键idea，那种刺激的兴奋感就会持续好几天，好几天都睡不着”。 王奉超坦白说，一想起自己的科研道路，这种兴奋感、疲惫感和困惑感就交替出现。

2003年，王奉超来到中国科大理论和应用力学专业读本科。 大二点，他跳进学校的实验室，跟着弟子上课。 当时他用模拟分解化工容器的气流，用模型计算把气体混合得更均匀，觉得“很有趣”，喜欢上了模拟。

大学期间，王奉超与同志网友交流，学习软件源代码的程序，提高了模拟的计算水平。 “网民的帮助让我深有感触，甚至有人教我写代码，我学了这个，教会决心成为越来越多的人”。

年，王奉超以固体表面液滴动力学研究为难关，推算了两个液滴合并弹跳的速度，数月未突破，陷入瓶颈期，他因此没有放弃。

一年后，他突然闪现出来，不仅认识到表面能，还认识到粘性耗散的影响，成功发表了论文。 那一年，他觉得自己真的和科学研究有缘。

年6月，成为博士后的王奉超加入了吴恒安的实验课题组，他也慢慢成长了。 “我是个追求完美的人，有时看到古典力学方程在实际应用中有缺陷，很着急，总是想在方程中添加修正项，使方程的应用性更完整，这让我不断地求知”。

这几年，王奉超已经搞了半年多反复的事件。 “每项科研成果都要长达几年，多次推翻以往的成果重新开始”他认为这是提高科研实力，消化吸收知识的过程。

“科学研究之旅，支撑前进很有趣。 要有忍耐和反复试验的勇气。 即使走投无路，也不要浪费时间。 每次失败都是财富”35岁的王奉超感慨万千，科研如爬山，山后有更高的山，挑战越来越大，眼球要找到更长期、奋斗的方向。

"理论和实验是平等的. "

不仅浓厚的科学研究很有趣，在毅力和奋斗中找到新的思路，发现新的问题也是这个团队的共同特质。 实验室领袖吴恒安的科研道路是不断创新、发现的道路。

吴恒安回忆说，2009年的一天，他给英国曼彻斯特大学安德烈海姆教授写信，想对该小组进行访问研究。 “当时，安德烈教授向全世界招募科学研究者，研究石墨烯在所有行业的特征。 第二天早上，他给我回了一封长信。 因为有力学研究的背景，所以我希望他完成交叉学科研究”。

之后，吴恒安与安德烈教授的课题组合作，利用氧化石墨烯制作了新的阻气透水材料。 这种材料令人吃惊的是大部分液体和气体不能通过，但水蒸气却能顺利通过。

吴恒安在那个实验中发现水蒸气可以通过这个材料，但结果出来了，但不知道科学原因，海姆教授介绍吴恒安用力学原理解释了这个现象。

吴恒安根据宏观模型的构想导出，半年后发现研究思路不对。 但是，在一次失败和试行错误中，他反而凝结了新的理论:蒸发和毛细管共同驱动水的定向输送。

“我必须弄清楚它，发现它的科学机制。 ”。 经过日夜镇战，吴恒安设计了新的实验方案，验证了提出的新理论的科学性。

上述研究成果刊登在年1月27日的《科学》杂志上，在国际学界引起了很大的反响。 之后，吴恒安和安德烈教授开始长时间合作，安德烈教授团队负责实验，吴教授团队建模并说明了实验结果。

这次科学研究也给了吴恒安新的启示:实验和理论是平等的，两者结合，互相支持，理论不仅可以指导实验，还可以指导实验。

沿着这个构想，年10月13日，吴恒安教授团队和海姆教授团队在石墨烯纳米通道的航运方面取得了重要的研究进展，并“自然”地发表了合作成果。 吴恒安团队利用理论分解和分子模拟研究了纳米通道中水的传输机制，发现固液界面力学作用对纳米流动行为有决定性影响，为纳米尺度物质的输送提供了新的平台和思路。

科学研究是“共同体”，团队以学生为中心

45岁的吴恒安至今还记得27年前被中国科大录取时的样子。 我在高考前报了志愿者。 他没见过招生老师，没有网络也没有电话。 从乡下邮递员那里收到信封的瞬间，他知道自己被中国科大录取了。 那种狂喜一辈子也忘不了。

他一直珍藏着那本漂亮的红色录取通知书。 因为那代表了他18岁的初学者。 我在努力攀登科学技术高峰。 吴恒安在科大以优异的成绩完成了从价格科到博士的学业，获得了中国科学院院长奖，十多年来，他也把自己的大部分投入到了学生培养中。

他相信科学研究是“共同体”，每个人，每个环节都非常重要。 团队有共同的志向和价值观，追求学术的卓越和突破，教育部长。 “必须给学生机会，为他们创造环境，尊重各自的观点，使每个人都能发挥空之间的作用”。

实验室主要有三个研究方向，导师习性和学生在一起，聚集在小办公室讨论问题，一说话就一整天。 老师们经常发现饭后学生们又聚集在电脑旁讨论问题。

每年实验室都有学生毕业，学校附近的咖啡馆统一送别活动。 除了通常的分手、感谢环节，毕业生一定会向弟妹们讲述科研的心得、建议、以及克服困难的经验，传授科研的真经。

“在团队中，学生必须学习很多物理、化学、英语知识，克服交叉研究的困难。 有时，一年可能出不了几份复印件，但我相信研究是有意义的。 ”。 吴恒安认为，在科学研究过程中，每天都面临困难，如果没有困难，科学研究就没有意义，科学研究是为了挑战困难，加强力量是非常重要的。

“不仅仅是埋头研究，经常切磋琢磨，鼓励学生通过小组报告、参加学术会议等方法锻炼信息表达的交流能力。 ”。 吴恒安告诉记者。

如何看待成果的变化

一路上，很多人经常问吴恒安“做研究有什么用”。

“别人没有发现，我们发现了。 这是创造“世界第一个身体”的成就感。 发表的成果也能为别人使用，这是我们的职业要求。 ”。 他说。

几次，一份复印件发表后，很多公司打电话表示要投资其成果，但吴恒安觉得从科学理论到技术应用都有过程，不能马上落地。 “科学研究不是为了今天和明天，而是为了后天！ ”。

有人认为“做科学是为了技术的应用，为了赚钱”。 但是，吴恒安认为，作为青年科学研究的从业者，应该在现在自由探索的环境和条件下，更加热爱事业，专注于科学研究，不需要取得一点成果，就应该把精力转移到项目产业化上。 等到各方面的时机成熟，成果变成自然水变成水路。

近年来，在充分的理论研究基础上，该实验室与中石油勘探院、大庆油田等机构合作研究增产措施。 近年来，吴恒安的纳米限制域递质研究发挥了很大的作用。 简单来说，油藏岩石孔隙尺寸达到纳米级时，如何进行比较有效的油气开采，必须使用纳米通道物质运输的微观力学机制。

“我们的科研成果服务于非常规油气开采研究，这是一项挑战性的技术突破，变革了新的开采方案，降低了开采价格。 ”。 吴恒安说，科研不是“浪费”，科学前沿和国家诉求是相关的，国家有研发瓶颈，经常有人进行基础研究，需要一步一步地突破重要科学问题。

对此，他经常对学生说:“我觉得有些研究离我们很远，其实对我们的生活是必不可少的。 只有拿出高水平的成果，转化才有意义，科研长椅十年冷。 ”。

王奉超也有同样的观点。 他觉得年轻科学家不是为了复印“追热点”，科学研究也是处理课题，培养团队合作能力的过程。 多次，在某个行业只有“挖矿”。 (记者王海涵王磊通讯员范琼)