徐天,材料科学系2021级研究生,获评2021-2022学年硕士生国家奖学金,曾获2018-2019学年本科生国家奖学金。本科毕业后入选复旦卓博计划,师从余学斌教授从事第一性原理计算辅助铝离子电池电极材料开发,在Applied Catalysis B: Environmental、ACS Nano、Journal of Materials Chemistry A等期刊发表多篇论文。其研究开发了多种高性能铝离子电池材料,为后续电极材料开发提供了新思路,有助于解决全球日益严重的能源危机。
个人生活照
一、学海无涯勤是岸,云程有路志为梯
徐天踏上科研之路的契机很偶然:大二,他分流到了材料科学系材料化学专业,在室友的启发下,他也想开始接触科研。初步了解系里老师们的研究领域以后,他联系了余学斌教授,并如愿进了他的实验室。两年的科研经历坚定了他继续深造的决心,凭借优秀的学业成绩和坚实的科研基础,徐天顺利入选复旦首届卓博项目,继续师从余学斌教授。
徐天在博士阶段的研究课题为第一性原理辅助铝离子电池材料的开发。他这样解释自己的研究领域:目前广泛使用的锂离子电池有着原材料昂贵、易燃易爆等弊端,改进的方法包括从锂离子本身做突破,或者找到一个新的替代品。徐天从后者入手,选择了与锂离子性能比较接近、又相对便宜的铝离子来做研究。至于第一性原理,它指的是从头计算,不需要任何实验参数,只需要一些基本的物理常量,就可以得到体系基态的基本性质的原理。第一性原理的学习并不容易,它需要研究者掌握大量的专业知识,为何会选择这块硬骨头?徐天说,是因为师门一直有一个传统:在做实验部分的内容时也需要辅助计算。因此,每隔几届都需要一个同学学习第一性原理,以辅助整个师门完成计算。大三的某一天,余老师问他是否愿意去学,对于当时的他来说,这还是一个完全陌生的领域,但徐天接受了这个挑战。
大四,也是卓博计划的第一年,徐天一边顶着毕业设计的压力,一边通过听课和自学了解第一性原理计算的理论知识。为了攻克艰深的DFT计算,连续几周大量阅读固体物理学和量子力学的相关书籍,旁听物理系和化学系的相关课程,同时搜索大量网课资源的场景还历历在目。艰难困苦,玉汝于成,在大四的暑假,徐天已经能够熟练运用这一技术,并凭借这个参与到师姐们的课题中,发表了铝电正极材料相关三作一篇和镁离子电池相关二区二作一篇。后者尤其让他兴奋:“这是我第一次尝试使用新学到的DFT计算技能,也是第一次独立负责论文的一块内容,很有成就感!”
读研以来,除了科研,专业课程的学习他也不敢懈怠,在他看来,研究生的课程学习与本科期间有着很大的不同:“如果说本科阶段的学习和科研时间配比是9:1,那么研究生阶段就是1:9。为了保证充足的科研时间,我都是挤出时间来进行专业课程的学习。”尽管如此,徐天依然没有放松对自己的鞭策,研一,他取得了专业核心课全A的好成绩。在这一年,徐天也明白了“选择”的重要性:本科期间,他跟着师姐做项目,本想在师姐研究结果的基础上进一步讨论形貌对电池性能的影响。按这个想法尝试了一段时间以后,徐天发现这是一条错误的路径,形貌对电池性能几乎没有影响。与导师商量后,徐天果断地换了方向,选择研究铝离子的负极,科研进展才相对顺利。
回首自己的科研道路,徐天谦虚地说,是偶然+运气让他取得了这些成就。事实上,加入余老师的课题组、接触第一性原理学习、转换研究方向,看起来都是偶然,但机会向来都是留给有准备的人。这些“偶然所得”的背后,是他毫不懈怠的理论学习和日积月累的实验尝试——大四暑假,本应该是最好的放松时间,他只回家了一个月,其余时间都用来学习、科研,如今,他一年只休息35天,熬夜做实验更是常有的事情。日拱一卒,功不唐捐,截止目前,徐天已经发表了论文五篇,一篇共一(二区),两篇二作(二区,一区),两篇三作(二区,三区),总影响因子78以上,其中共一的工作Oxygen Defects Engineering Endows Co3O4 Nanosheets with Advanced Aluminum Ions Storage发表在Journal of Materials Chemistry A(IF:14.51)上,借助理论计算深入揭示了氧空位引入对正极材料性能提升的作用机制,为后续研究提供了新的思路。
二、愿随鲲鹏起,长风浩荡几万里
青衿之志,履践致远。几年来,课题组内精益求精的科研态度、善善从长的学习氛围,复旦大学一流的科研平台、浓烈的爱国报国氛围,都在潜移默化中影响着徐天的价值观和人生选择,激励着他用自己的所学更好地造福国家、社会和人民。
时至今日,谈起余老师亲自打电话劝说他父母、让他留在复旦的这件事情,徐天依然难掩激动和感激之情。他坦言,毕业之际,由于疫情的影响,自己出国深造的计划受阻,曾想去清北深造,是余教授的信任促使他坚定了留在复旦、留在本科课题组的想法。这个选择使得徐天可以在研究生期间接着本科的研究继续推进,熟悉的环境也让他的科研更加顺利、从容。桃李不言,下自成蹊,导师对徐天更大的影响还体现在余老师在科研上对人对己的高要求:“最开始做研究的时候,我还停留在初级阶段,找到一个新材料就满足了。但是余老师对我们有着更高的要求,他认为,做科研的关键是要找出一个新的理论和思路。”导师的期望督促着徐天在科研过程中不断改进实验方法和思维方式,向着老师理想的科研模式靠拢。
复旦优质的教学资源和浓厚的学术氛围也为徐天的科研提供了很多帮助。物理系的石磊老师、化学系的孙兴文老师、中文系的周双全老师……谈到令他印象深刻的老师,徐天列举出了一大串名字,石老师和孙老师能够把非常硬核的知识讲得通俗易懂,公选课则很好地起到了陶冶情操、启迪智慧的作用。读研期间的专业核心课则让他有机会接触到各个领域的顶尖教授,他们所展现的思考方式和学术视野成了他在未来科研道路上必不可少的助力。
如切如磋,如琢如磨,和谐融洽的师门关系成了徐天在科研、生活上的重要支持。他回忆到,大二刚进组,就有师姐带着他了解实验器材,大四暑假,在师兄师姐的悉心指导下,他掌握了电池通用的合成方法和测试手段,为将来的研究打下了坚实的基础。掌握第一性原理计算技能以后,除了做好自己的课题,徐天也会帮助实验室的师兄师姐完成体系微观机理的分析,提升文章的深度和质量。
除了一起做科研,师门的“私交”甚好,组内的青年研究员夏广林老师比他们大不了几岁,在他的组织下,组内的男同学会一起去打篮球、看球赛,偶尔也会一起喝酒聊天放松心情。最难忘的当属封控期间的实验室生活:3月中旬,得知从事重大科研项目的相关人员可以申请进实验室,徐天在第一时间收拾完了东西,主动提出转运到先材楼开展科研攻关。之后,组内的男生几乎都来了先材楼,这一住,就是近三个月。期间,由于疫情管控,实验所需的原料经常供应不上,但大家没有放弃,白天埋头做科研,晚上就在余老师的办公室打地铺。提起那段日子,尽管有着洗冷水澡、睡地板等困难,但徐天念兹在兹的还是全组成员在科研上相互激励,在生活上互相陪伴的情谊。
徐天和师兄师姐们的合照
谈到材料科学在当今社会的地位和作用,徐天说,2020年,中国提出“双碳”目标,这一目标的实现离不开新能源和清洁能源的不断发展。作为相对最容易开发、推广和使用的新能源,对电力能源的研究成了世界范围内的主流趋势,各国都在积极发展的电动汽车就是一个鲜明的例子。然而,中国的许多厂商目前使用的依然是特斯拉公司公开的专利,其锂离子电池使用的依然是十多年前的技术,缺乏新的突破性进展。针对这一现状,徐天认为,自己和其他先材研究者承担着不断创新、不断突破核心技术,从而推动行业、国家高质量发展的历史性任务。因此,他的职业规划是进入电动汽车企业或是电池制造企业,在具体的岗位上扎实地开展技术研究。“这样子,才不算辜负国家对我的培养和期望。”
三、恰同学少年,风华正茂
从本科到研究生,徐天参加过许多实践活动、志愿服务和学生社团,在这些活动中,他逐渐领悟了如何统一个人价值和社会价值:
本科期间,他开展了两次社会实践:一次前往延安研究城市化和退耕还林的情况,另一次则去到长沙,考察长株潭一体化战略的提出和推进对城市轨道交通建设的影响。他说,这些实践的初衷是更好地了解广阔、真实的中国:“当我走进城乡结合部。和当代百姓聊天的时候,才发现,人与人的生活还是不一样,他们考虑、期待的东西,是我在大城市学习时完全不会想到的东西。”此外,他还喜欢旅游,经常趁着空闲时间领略祖国的大好河山,用脚步丈量城市、感受民俗。旅途中的所见所闻让徐天深深地意识到,身为大学生,自己已经是在社会上比较占优势的人,有能力也要必要为他人提供力所能及的帮助。
他是这么想的,也是这么做的,“能帮一点是一点”,成了徐天常挂在嘴边的话:闭环管理期间,每次先材楼需要搬运物资、分发餐食的志愿者时,徐天都在第一时间报名。他还清晰地记得去江湾校区5号门卸物资的场景:由于疫情管控,货车无法开进校园,徐天和其他志愿者一起组成了一条“人肉传送带”,搬了一下午。尽管腰背酸痛,但几天后,看见自己搬运的物资在云超上线,他还是收获了满满的成就感。穿着闷不透气的大白服、顶着烈日从食堂为大伙儿拉来饭菜、定期给实验室办公室杀菌消毒,都是这几个月中常有的场景。每学年学校组织无偿献血,也总能看到他踊跃报名的身影。
徐天在封控期间参加志愿服务
徐天的献血证
少年负壮气,奋烈自有时。从高中起,徐天就喜欢朗诵,进入复旦以后,他加入了复旦演讲与口才协会的朗诵组。谈到在里面印象深刻的事情,他提到了一次以体验盲人生活为初衷的活动:“那次活动要求观众带着眼罩入场,全场关灯,台上台下一片漆黑,只有我们朗诵的声音,还是很震撼的。这就是声音的力量。虽然我不懂黑夜,但我也想给你们一束光。”正如演协自言:“日月我心,山河我口,宁鸣而死,不默而生。”对徐天来说,朗诵让他结识了不少志同道合的朋友,也给了他宣泄情感、表达态度的机会。更重要的是,在朗诵带来的共振、共鸣中,他不断加深着自己对周遭事物的了解和共情,也促使他在平时更加追求一种充满热爱、鲜活和生动的生活。
这种热爱生活的态度也体现在他广博的爱好上:篆刻、画画、织毛衣、做木工,最近则是做手办,这些都是徐天的“看家本领”。对他来说,做完一天实验回寝室以后,心无旁骛地做上几小时的手工活,完全沉浸在自己的爱好中,是一段非常珍贵的短暂远离各种琐事侵扰的时光,既锻炼着他的专注力,也教会他如何从容地面对生活的波折和困难。“一技傍身太重要了,在先材楼封闭的那几个月,我还负责给大家剃头,甚至帮夏老师和我们蒋益民老师也剃了一下。”徐天笑称。
徐天的手工成品
从夯实基础到全情投入自己所热爱、所精通的领域,从社会调研、旅途实践再到毅然加入抗疫、献血志愿者的队伍,在复旦的六年来,徐天真正地做到了读万卷书、行万里路。往后,他希望能扎实地做好科研,继续朝着自己的目标方向努力,也希望为社会奉献更多青年力量,做新时代材料人的表率和先锋。
撰稿:励依妍