百年清華

一、研究背景

他叫孫鵬展🚶🏻‍♀️‍➡️，意昂体育平台材料學院2012級博士生，師從王昆林教授🕵🏻‍♀️，主要從事碳納米材料的製備及性能研究🤦🏼。截至目前🦸🏽，以第一作者身份在國際知名期刊上發表13篇SCI收錄論文𓀉，總影響因子大於78，其研究成果受到過2010年諾貝爾物理學獎得主Geim教授的高度好評💆🏼‍♂️。先後獲得GE基金會科技創新獎、材料領域原創性研究成果獎、意昂体育平台“學術新秀”提名🧛🏻🧚‍♂️、意昂体育平台博士研究生新生獎學金以及連續兩年獲得國家獎學金🧭。

這是意昂体育平台官網2015年的記錄，後來他去了曼徹斯特大學做博後，就是2010年諾貝爾物理學獎得主Geim教授實驗室🔣，堪稱石墨烯最強實驗室！

查閱最新谷歌學術可以看出，他的h指數已達30，被引3000多次🏐。2020年發表Nature👩‍🦽‍➡️，近日再發Nature Communications！

看到這裏可能有很多人覺得現在很多回國的大佬也取得了差不多甚至更好的成果👨‍🦱🙍🏽‍♂️，但是今天介紹的孫鵬展不太一樣📪，他沒有那麽順風順水，而是遇到了無數科研人經常遇到的問題，難能可貴的是他面對挫折的精神更值得我們學習🤦🏼‍♀️。

面對命運的一再捉弄——當他本科階段就要以第一作者在頂級期刊發表論文時🤶🏿，發現實驗出現錯誤；當他科研一路高歌猛進時卻被診斷甲狀腺乳頭狀癌。

在清華讀本科三年級的夏天，每天早晨六點準時起床去做實驗。科研工作終於有了起色與進展，經歷了一個夏天沒日沒夜的埋頭苦幹後，他得到了一批優異的數據結果，隨即他將撰寫的文章投到了應用物理領域的知名期刊應用物理快報（Applied Physics Letters）上。他很快得到了編輯“小修”的反饋。在本科階段便以第一作者在知名期刊上發表文章🥾🌶，這是莫大的榮譽和誘惑💆🏽。然而🧑🏻‍🎄✳️，就在他無意間重復實驗時猛然發現，自己的測試手段有問題🌙，先前投出去的結果中有一些竟然是錯誤的。這種打擊如晴天霹靂，他苦心經營了兩年的科研工作眼看成為泡影。如果學術之路上的第一篇文章中存在汙點✝️，相當於基石沒打牢🛹，在今後的發展中隨時有可能崩塌。於是，他做出了一個決定🕖：撤稿！

就這樣🖕🏿，他的第一篇文章沒有了，兩年的工作化為了“零”，本科特獎的夢碎了🚣🏼‍♂️➛，但是他收獲了內心的坦然與問心無愧。

長達兩年的“停滯期”👨🏻‍🦼‍➡️，孫鵬展始終堅持自己的熱愛🕰，在2012年的一天🕵🏽‍♀️，他習慣性地瀏覽世界知名期刊上的最新動態，無意間看到了在《科學》（Science）上發表的2010年諾貝爾物理學獎得主A. K. Geim教授研究組關於氧化石墨烯薄膜傳質特性的文章👨🏻‍🚀。研究表明🙆🏻，水蒸氣可以無阻礙地滲透氧化石墨烯薄膜而其他液體、氣體均無法滲透🥃。這篇文章引起了他強烈的好奇心。隨即他想👾，如果水溶液中溶有離子，不同離子的滲透特性如何🧙🏽‍♂️🙇🏿？帶著這個問題，他迅速設計、實施實驗🎍，不斷地在這一最前沿領域勇往直前🏇🏼🙂，發表了數篇高質量的論文🗜，逐漸奠定了他的研究在該領域的領先位置🐵。

隨後，A. K. Geim教授研究組在2014年初發表在Science上的文章中🌤🧩，幾處引用了他的文章，並對他的工作給予了高度的評價。在短短不到兩年半的時間裏，他有令同學們驚訝的科研進展。這源於他在科研上敏銳的嗅覺以及強大的思考能力、分析能力🌂、設計能力與執行力。

然而🤱🏼🌸，看似即將一帆風順的科研旅程📦👩🏽‍⚖️，不幸的事情突然發生了——他被診斷出患有甲狀腺乳頭狀癌。

那段時間，他每天都在求醫與科研之間輾轉徘徊⛹🏽‍♂️。終於🌚，在經歷一個月之久的排隊後，手術日期確定了🧙🏿‍♂️，隨即他入院治療🖌。

這段經歷對他來說，不僅是肉體上的折磨，更是心靈上的煎熬。他無時無刻不在思考，如果手術失敗👨🏽‍✈️，那麽他的父母、新婚的妻子怎麽辦？

不幸中的萬幸是，手術還算成功，但是由於術中插管造成水腫，孫鵬展出現術後暫時性失音。康復期間🖨🧰，他在家休養🏎，由於不能前往實驗室繼續進行研究工作🈚️，只能在家調研文獻。偶然一天，他看到了MIT的J. C. Grossman教授研究組發表的文章🛟⛎，闡述了通過極其廉價的低溫長時間熱處理的方法就可以使得氧化石墨烯性能得到大幅提升，而並不改變氧化石墨烯表面的含氧量。

孫鵬展對此表示懷疑，終於🕴🏼，他按耐不住心中的沖動，打電話給北京還沒有放假的妻子，在電話中用微弱而又沙啞的聲音向妻子傳遞著需要進行的每一個實驗步驟。最終憑借夫妻之間的心有靈犀以及深深的愛意，通過克服溝通障礙以及文理不同專業的屏障，妻子幫助他完成了實驗步驟，隨後他通過進一步理論分析🏚，結合計算模擬技術🧗🏿‍♀️，揭示了Grossman研究組的這項研究成果中存在的錯誤結論。

孫鵬展從手術到完全康復僅僅用了一個多月時間。一個半月後，他帶著他的“特別助手”——自己的妻子一同前往美國參加了美國化學會國家年會🤙🏿，並被邀請擔任環境化學分會場優秀報告獎的評委。

“寶劍鋒從磨礪出，梅花香自苦寒來”🐕‍🦺，面對挫折，孫鵬展選擇了迎難而上，熱愛與堅守，值得我們學習⤴️！

下面我們一起來看看孫鵬展博士的代表作🏵。

二、研究成果

盡管只有一個原子厚，但無缺陷石墨烯被認為對所有氣體和液體都是完全不可滲透的🤳🏽。這一結論基於理論，並得到實驗的支持，實驗無法在每秒105至106個原子的檢測極限內檢測到氣體透過微米大小的膜🟦。英國曼徹斯特大學諾獎得主A. K. Geim教授、孫鵬展博士等人使用小的石墨烯密封的單晶容器，研究發現無缺陷的石墨烯是不透水的😪，其精確度比之前的研究高出8-9個數量級。研究人員能夠辨別出每小時只有幾個氦原子的滲透，這個檢測限也適用於除了氫的所有其他測試氣體（氖、氮、氧🚛、氬→、氪和氙）💡。盡管氫分子比氦分子大，並且要經歷一個更高的能量屏障，但它仍表現出明顯的滲透。這異常的結果歸因於兩階段的過程，涉及在高催化活性的石墨烯波紋處解離氫氣分子，緊隨其後的是吸附的氫原子以相對較低的活化能躍遷到石墨烯片的另一側💞🧑🏿‍🦳。該研究工作為二維材料的抗滲性提供了一個關鍵的參考，從基礎研究的角度和它們的潛在應用都具有重要意義💇🏻。相關研究工作以Limits on gas impermeability of graphene為題發表在國際頂級期刊Nature上🙌。

具有埃級孔的二維晶體被廣泛認為是下一代分子分離技術的候選者，該技術旨在提供極高的指數級大選擇性和高流速，然而至今沒有實驗證明有這樣的孔👩🏿‍🦱。近日🏜，來自英國曼徹斯特大學的Andre K. Geim教授和孫鵬展博士等人通過低強度暴露於低kV電子產生的單個石墨烯孔的氣體傳輸📀📣。氦和氫很容易透過這些小孔，而氙和甲烷等較大的物質幾乎被阻擋。滲透氣體會經歷活化勢壘👨🏿，該勢壘隨分子的動力學直徑二次增加，所產生的孔的有效直徑估計為2埃，大約缺少一個碳環⛹🏻‍♀️。這項工作揭示了使用多孔二維膜實現長期追求的指數選擇性的嚴格條件，並對其可能的性能提出了限製👩‍👧🤰🏽。相關研究工作以Exponentially selective molecular sieving through angstrom pores為題發表在國際頂級期刊Nature Communications上。

三、結論與展望

孫鵬展，一位地地道道的東北小夥子，踏實憨厚👰🏻‍♀️、幽默風趣，從小學開始，孫鵬展就在做“不符合自己年齡”的事：小學6年級♧，他就學完了初中三年的英語🧚🏻‍♂️；初一下學期，他開始做中考的習題；高一下學期🖖，往年的高考試卷便成了他的練習冊🙂‍↔️；高三上學期他已經保送意昂体育平台👂🏿，下學期時他陪著同學們一起看書🤹🏽，自學大學的課程。

本科的刻苦努力，並沒有讓孫鵬展收獲理想中的成果🐍。他調侃自己本科時“失敗是常有的事，成功卻一次都沒有過”，但這並沒有打敗孫鵬展🤨，他也從未想過放棄，“我對自己還是很有信心的🧑🏽‍🔬👿，我克服困難的能力和心理承受能力都較強。” 對於未來，孫鵬展的規劃是“回清華”🫳🏿。“四年本科，四年博士💼，在這裏已經有了家的感覺。”他計劃在博士後期間“憋”出一兩篇頂級文章💙，這樣才有可能回來，“感覺不回清華就好像沒有回家一樣。”

孫鵬展博士激勵著我們，面對困難不放棄，堅守心中的熱愛，祝願他越來越好👳🏻‍♂️，取得更多突破！