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80后教授研究纳米制造:彩色印刷可以不用油墨颜料

时间:2017-11-23 来源:长沙晚报
摘  要:
29岁就被破格聘为教授、博士生导师;在多个国家从事科学研究取得丰硕成果,归国发展后填补了国内相关领域研究短板……从衡阳祁东偏远乡村走出的纳米技术研究领域的“国际人才”段辉高,他曾有机会留在国外,但他坚信祖国的力量。“我能有今天,也是因为国家的支持。”他在“国家奖学金”的帮助下完成学业,在“国家留学基金委”的资助下访问了美国麻省理工学院。曾游学德国、美国、新加坡的他最终发现,还是祖国的舞台最广阔。
  29岁就被破格聘为教授、博士生导师;在多个国家从事科学研究取得丰硕成果,归国发展后填补了国内相关领域研究短板……从衡阳祁东偏远乡村走出的纳米技术研究领域的“国际人才”段辉高,他曾有机会留在国外,但他坚信祖国的力量。“我能有今天,也是因为国家的支持。”他在“国家奖学金”的帮助下完成学业,在“国家留学基金委”的资助下访问了美国麻省理工学院。曾游学德国、美国、新加坡的他最终发现,还是祖国的舞台最广阔。
  
  都说慢工出细活,他让“快工”也完美
 
  “手机也可以成为光谱仪,用它一照,就能检测水果是否有农药残余,也可以发现是否有早期癌症。不出20年,这些技术必然会实现。”纳米制造,为这些构想提供了无限的可能性。在湖南大学一座古朴的近当代保护建筑中,段辉高教授正致力于研究这一“极小尺度、极高精度”的国际最前沿与最尖端的纳米制造技术。
 
  段辉高利用自己在美国从事研究期间学习的“高分辨电子束曝光”技术,结合在新加坡与德国研究学习期间在“纳米光学天线”方面的成果,交叉形成了自己独特的研究方向:10纳米以下结构加工及其光学天线工程。10纳米以下技术应用广泛,例如,在集成电路领域,依靠这一技术既能提高集成性能,还可以增强电子器件的数据存储密度,从而使电子产品越来越轻薄但功能却更强大。
 
  2016年,段辉高团队研发出不要油墨、不要颜料的彩色印刷技术。用纳米加工技术可以把湖南大学校徽缩到头发丝大小,同时也可印刷出极高分辨率的彩色图案。只要设备许可,这种技术也可印刷任意大尺寸的彩色图案,在金属和玻璃上,不用油墨就可打印出肉眼可见的任何颜色。该项技术在纸币防伪、保密文件、微缩印刷、无污染彩色印刷等领域具有广泛商业价值。
 
  除了极小尺度、极高精度,段辉高还追求纳米制造的极高速度。如何才能做到“快工出细活”?段辉高创新性提出“电子束线描光刻”技术。“就像剪纸一样,先把轮廓做出来,然后再进行细节制造。”这项技术大幅度提高了跨尺度结构的制造精度和效率,最高可达到400倍。2016年,他也因这一开创性技术入选中国十大新锐科技人物。
 
  段辉高重视科学研究中的学科交叉,在他约25人的研究团队里,有接近10个不同专业的成员,包括物理、化学、电子、机械、计算机、设计、材料、汽车工程、力学等。“只有科学,没有学科”是他的理念。段辉高本科专业是物理,当他发现自己的研究方向越来越偏向制造,就从湖大物理与微电子科学学院转到机械与运载工程学院,由理科变成工科,完成了跨界。
 
  “在中国,任何地方都有舞台”
 
  成功背后也有巨大压力。2012年,段辉高接住湖南大学伸出的“橄榄枝”,作为湖南人,他毫不犹豫地回到家乡。“当时湖南大学没有有关纳米制造研究的实验室。”英雄似乎没了用武之地,段辉高也曾迷惘过,但从未想过放弃。三年里,他忙着做管理和实验室建设,从无到有,在湖南大学搭建起一个新的科研平台,并共同筹建了湖南大学纳米信息器件与系统重点实验室。目前,实验室配置了世界一流的电子束曝光设备、扫描电镜系统等装置,可以完全满足微纳光学器件制作、新型能源等器件的研发需求。
 
  “雁过留痕”是段辉高的人生信条,“既然我来了,就不能碌碌无为。”虽然是严谨的科研工作,但段辉高做科研的宗旨是一要有用,二要有趣。
 
  “在论文的最后,作者要写致谢,而我每次都想在最后写致谢咖啡馆。”80后的段辉高喜欢和朋友、学生一边喝咖啡,一边碰撞思维、讨论课题。“除了头脑碰撞,我喜欢这种平等交流的氛围。”段辉高更愿意通过在日常生活中,潜移默化地影响学生,而不是生硬地指导。
 
  段辉高在学校是本科教学老师、纳米研究员,也是20余位硕士和博士的导师。每年段辉高的团队都有两三个本科生参与研究。“本科生更像一张白纸,较早接触科研,会激发他们科研的兴趣,目标会更明确,也学到更多技能,从而影响他们一辈子。”在团队成员选择上,他不设门槛,“随缘就好,只要他们愿意来学,好好做就行。”
 
  他的许多学生去到加州大学伯利克里分校,美国麻省理工学院等知名学校深造。他坚信,这些孩子深造后必然回国发展。“每当看到有媒体报道,专家放弃国外高薪回国。我就想表达我的观念,回国发展不是委屈舍弃,中国已在发展的快车道上,想干事业的人回到国内,一是舞台大,没有‘天花板’的限制,而且现在待遇也不低。”段辉高强调。
 
  在段辉高眼里,在中国,任何地方都有舞台,在哪个地方做科研都不缺钱,“长沙人才新政22条”也足以体现长沙对科技、人才的重视。
 
 
  段辉高,35岁,现为湖南大学机械与运载工程学院教授、博士生导师,是国家优秀青年科学基金获得者,荣获“优秀青年科学家”称号。曾在美国麻省理工学院、新加坡科技研究局、德国马普所等顶级研究机构学习和科研。研究方向主要是极小尺度、极高精度零部件设计与制造;发明结构色彩色打印技术,实现了极高分辨率的无油墨印刷;创新性地提出“电子束线描光刻”技术,使得微纳光电器件研发定制提速百倍。
 
  【追梦心语】
  段辉高:在国内做科研,我深感舞台大,而且没有“天花板”。“长沙人才新政22条”的出台,我能感受到长沙对科技、对人才的重视。中国经济不断发展,我们要有这种信心,跟着国家发展趋势走。微纳米制造对于未来产业是非常基础的共性技术,也是重要的使能技术。追求极致、达到极限是我们的目标与动力。
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