材料物理科学家张远波：科研魅力在于不断攻克“不可能”

张远波在实验室工作。刘畅摄

编者按

人才是创新活动中最重要的要素。在上海，一大批科学家、科技领军人才正奋战在科技创新前沿，无论从事基础研究还是技术研发，他们勇闯科研“无人区”，为上海建设具有全球影响力的科创中心凝聚核心竞争力。

从今天起，我们推出“科创英才榜”栏目，带读者走近上海科技创新精英，为科创高峰的攀登者立传。

复旦大学物理系教授张远波因为今年获得了“中国优秀青年科技人才奖”而走进公众的视野。就在去年，他被爱思唯尔评为中国大陆地区物理与天文学科高被引学者榜单的第一名，同时也被称为是“最低调的学者之一”。

这位38岁的青年科学家最主要的工作就是以原子为材料来“制造”新材料。这些由单层原子“铺”出来的二维材料，随着每一层的叠加，性质也会发生变化。在过去的10多年中，科学家一直希望能够找到现在电子产业中最常用的半导体二维材料———硅的替代品。正是张远波的研究，使我们离这一目标更近了一步。

在这位年轻的材料物理科学家看来，几百种二维材料中潜藏着无限多的可能性。张远波说：“我们往往无法预知这些普通的原子在不同的组合下会展示出什么样的特性。但正是这种未知才是科研的魅力，也是让我兴奋之处。”

对黑磷的研究最知名

张远波在学术界最知名的发现是对黑磷的研究。2011年他在与中国科技大学的陈仙辉教授讨论时得知，一直未进入人们视野的黑磷有可能在二维半导体器件领域有新的用处。随后，他们用研究石墨烯的方法，发现在无氧无水的环境下，黑磷保持了非常好的半导体特性，甚至超过了现有的硅。

当他们的发现面世时，正值硅材料半导体器件面临发展极限，而学术界一直看好的石墨烯无法成为半导体器件材料。黑磷新特性的“偶然”发现使得全世界的学术界都很振奋。

“之所以是偶然，是因为新材料研究很多时候凭借的是物理直觉。”张远波说，但这些直觉并非凭空出现。从他读博士至今10多年中，就一直专注于二维材料的研究。“其实更多的时候，科研是从错误的想法开始，几经波折走向正确的结果。而这考验的是科学家的抗压能力，能不能在众多不可能中找到新的出路，这也是一种必不可少的训练。”

张远波读博士时，导师是刚刚拿到哥伦比亚大学教职的菲利浦·吉姆。当时导师提出的二维石墨烯研究吸引了张远波。经历无数次失败的尝试后，张远波在石墨烯研究方面取得了令人激动的进展。正在此时，英国Geim研究组的类似研究成果突然出现在　《科学》　杂志上。而Geim研究组的这一成果后来获得了2010年的诺贝尔奖。

这使得张远波和他的导师从激动立刻陷入了沮丧，“科学研究就是这样，永远都是第一个成功的才有意义。当时我也已经在这一项目上花费了将近两年时间。”张远波说。

“当时在这条路上走了一半，却不知道如何走下去。这往往是最难熬的时刻。现在回头看，如果一个人在年轻时没有这样的经历，是不完整的。”经历了沮丧和失落，他们发现在同一个研究方向，可以更换研究方法得到更深入的结果。博士毕业前，张远波终于获得了理想的研究成果，观察到了全新的物理现象“半整数反常量子霍尔效应”，这一次，他们没有落后于国际上其他的课题组，他们的论文与Geim研究组的论文几乎同时面世。

要给年轻人容错空间

“在研究黑磷前，我们也研究过很多不可能的材料，有时候我们花费了好多时间发现这个研究是一个错误。有些时候，我们研究了一半又走不下去了，只能放下。但是过两年，看到在同一个方向，别人做出了结果。”张远波告诉记者。

张远波坦言，黑磷的研究成果要对现在的产业有影响，甚至替代现在的二维材料，时间可能是以10年为计算单位，而且未必一帆风顺。回看自己的历程，张远波说：“从我真正开始物理研究时才发现，我们的教育和科研中是否有容错机制值得所有的人去思考。”

刚刚到国外深造时，张远波过了很长时间都没有建立起自己的独立研究。他说：“在国内受教育时，知识往往被老师包装成一个完整的体系教给学生。这让我在很长一段时间内都有一个很大的错觉，觉得要完全掌握这些完整的体系，才能有自己的发现。但当我开始独立研究后发现，不管知道多少，只要勤于思考，总会有收获。而且可能会发现你思考的99%的问题别人已经思考过，但如果你坚持这样做，五年，十年，总有一天你会发现别人从来没有想到过的东西。这就是你对人类的贡献。”

不过，在这个过程中，会有多少对年轻人的容错空间值得关注。2011年张远波全职加入复旦大学物理系时，是以特聘教授的身份入职的。在复旦物理系这个校内最先与国外大学的治理方式接轨的地方，张远波入职的前几年并没有考核。“我花了三四年的时间组建实验室、培养学生。也无需考虑论文或者是任何其他功利的目标。如果我一入职就有严格的考评，那么我可能会不得不考虑迎合那些功利的评价标准。如果我的独立研究建立得慢，那么我的研究之路也会与现在不同。”

报首席记者　姜澎