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少院“学术搬运工”之能量转换材料重点实验室一行

( 2016-09-29 )

    年少磨剑试锋芒,渺昆仑,笑吕梁。怀揣着萌动的好奇心,对未来无限可能性的向往,少年班大一学子推开了环资楼的大门,一窥科大最尖端最前沿最震撼的能量转换材料重点实验室。就在这个阳光灿烂的下午,神秘的实验室即将向莘莘学子揭开面纱。

  能量转换材料重点实验室主要研究新型无机材料的合成、制备工艺、组成、结构、性能、应用和它们之间的关系及变化规律。具有坚实的数理化基础知识和现代化实验技能,特别是固体化学和材料合成化学方面的专业知识和有关实验技能,以及研究开发和生产新型无机材料工作能力和计算进行科研的能力。其功能材料成果在世界属尖端水平。

  一尺之间隐大千世界

  “这是纳米级的铜网,在这个显微镜里,同学们可以来看呈六边形排列的结构”随着材料学长的准许,同学们迫不及待的想到目镜前一窥微观世界纳米材料的真容。平时在书中看到的所谓纳米微粒云尔,只知其理,不知其型,但这次来能量转换材料重点实验室,同学们终于获得了用微观眼睛来发现微尺度物质的美感的机会。在精确校准好的扫描显微镜视野中,那高度对称,和谐美丽的图案让大家咂舌。

  “不同的纳米底粉,它都有不同的比表面积,而比表面积的大小就是由材料的微观结构决定的。所以,测定材料的比表面积在鉴定材料性能方面格外重要”同学们聚精会神的听学姐关于用液氮管测定物质比表面积的方法,不禁感叹科学的神奇。不仅仅如此,同学们还见识了材料微尺度热膨胀的测定等操作,对于实验室项目,工作也有了更深了解。

  丁教授的“三维声波呈像”成果更加的绚丽夺目。教授生动的讲解,以及翔实的效果图震撼了同学们对微尺度物质形态认知。“用声波对物质进行扫描本来只能够得到一个二维的描述结果,但是通过我改良的算法,计算机得以把物质的结构以三维的构象呈现出来”电脑上显示出立体的银色物块,从点位到聚集程度,都有着极度完备的细节。原来纳米材料在收机械波时,会发生微小的形变,这时材料内的电子会发生偏移,形成了一种可以接受的电信号,从而得以被人类所测算,这就是机械信号跟电信号之间的转化。丁教授的展示为同学们揭露了传感,信息的冰山一角,原来,在科大,同学们可以和尖端的科技走的那么近!

  一念之间藏慧眼匠心

  同学们来到富勒烯催化剂合成车间,迅速被墙上的立体构象所吸引。原来这种有特殊催化性质的富勒烯的形象与平时大家所熟知的足球烯大径相庭,反而像一颗骰子。“这是一种内嵌型富勒烯”学长解释道,“在电弧的作用下,足球烯的结构会发生改变,四周会固定为一个立方体框架,剩余的就会收缩到各个面上面,形成骰子上面点数的类似形象”。同学们进入了电弧制内嵌富勒烯的车间,各种高端的作用仪器,在学长的讲解下,曝现出它原有的机理,对于合成车间的那种隔阂感陌生感,也在悄然的释化。

  相比于富勒烯车间,晶体催化剂的合成车间在仪器上就显得低调。学姐介绍道,这个样貌无奇的仪器不过是一个反应台和照射仪,照射仪器能够模拟不同的光照条件,从而在反应池里析出目标晶体。

  “这看起来似乎并不很难,但是却是独具匠心的操作,而且一点点的疏忽,都会对制品造成不可逆的影响”原来晶体的排列是一种十分有序的存在,而一种晶体,有着不同的排布,而这些不同排布,对应着不同的晶面。“我们一次晶体合成的操作,在自然条件下,会合成混合的晶面的产品,然而,并非每个晶面都是我们要的。比如101,116晶面,在催化的能效上就比较的鸡肋,相反,106晶面的晶体就能起到最好的催化作用。”

  同学们在启发下恍然大悟,这个仪器的原理就是通过精确的调控环境指标,抑制惰性催化的晶面出现,增加活泼晶面的出现,从而合成出最优良的晶体催化剂!实验室的工作并不只是对仪器的单调操作,更重要的是一种对科学前瞻性的眼光,以及睿智的头脑,富有革命性的想法。

  一瞬之间涌浮光掠影

  眼前的巨大计算机闪烁着繁复的蓝光,鼓风机的隆隆作响,电缆的光芒的一呼一吸,这些纷乱的变动背后,暗藏着暴动汹涌的数据流。“科大材料实验室在计算机化学层面有着强大的实力,同学们眼前的曙光3,4超级计算机,就是我们实验室的数据处理中枢。正是有了这般强力的运算能力,才支撑起了对化合物进行预言的学科的发展”。计算机预言化合物模型是一个神奇的技术,更是信息科技与化学思想的完美交融,通过给出不同的官能团,以及一定的束缚条件,就能够推演出一定的结构的化合物。在获得了一定的信息之后,再由人工对化合物进行验证,就能最快的发现一些崭新的物质,而这些发现往往有机会拥有跨时代的意义。学科的融合,在实验室中竟然起到了指向性的巨大作用,计算能力的提升,信息技术过硬的要求,都对于材料学起举足轻重的影响。在信息化时代,实验室也应该紧跟信息化的步伐,才能勇登高峰!

  材料实验室的参观终于结束了,同学们意犹未尽的离开环资楼。阳光灿烂,正如少院少年们被激发的向往科学的憧憬那样夺目。也许今日在心中播下的科学之种,明日定能成为顶天立地的参天巨木!


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