■本报记者 唐凤 仇梦斐 通讯员 王晨
6月的清晨,风中还有一丝凉意。当第一缕阳光照亮泉城济南时,比人们更早开始“忙碌”的是屋顶上、路灯上的一块块太阳能电池板。
“目前,我们正致力于研发第三代太阳能电池,它具有更高效、低成本且环保的优势。”济南大学材料科学与工程学院教授曹丙强告诉《中国科学报》。
曹丙强研究组致力于运用物理/化学沉积生长技术和光电谱学表征手段,探索无机半导体材料在新型太阳能电池、摩擦节能等领域的应用。
刚40岁出头的曹丙强,已经有了一份“炫目”的履历:曾任德国莱比锡大学高级科学家、日本学术振兴会研究员,先后获得山东省自然科学奖、山东省回国留学人员创业奖、山东青年五四奖章、山东省青年科技奖、山东省首批泰山学者海外特聘教授、山东省自然科学杰出青年基金、山东省有突出贡献的中青年专家等荣誉。
崭露头角
曹丙强在中科院固体物理所攻读博士学位期间,在导师、研究员蔡伟平的指导下,就取得了一系列研究成果。其中关于大面积高密度氧化锌纳米线阵列的无模板法电化学制备的系列工作,克服了传统氧化铝模板辅助电沉积法的缺陷,通过廉价的无模板电化学沉积法,实现了氧化锌纳米线阵列在硅衬底上的大面积生长。该成果在近10年已被国际同行引用2000余次,其中一篇文章作为唯一代表性工作,被收录至欧盟的A European Roadmap for Photonics and Nanotechnologies(《欧洲光子学与纳米科技路线图》)。
在此期间,曹丙强等人还观测到了低温下氧化锌纳米线的3个典型荧光峰,发现了3个荧光峰不同的温度依赖行为,阐明了带隙收缩与电子在缺陷能级上的局域化效应之间的竞争关系,揭示了氧化锌本征及典型缺陷发光的荧光动力学行为。这一工作发表在Appl. Phys. Lett. (《应用物理快报》)上,已经被氧化锌发光理论的重要论据他引了300次。
随后,曹丙强以优异的成绩进入德国莱比锡大学的半导体物理组进一步深造。曹丙强关于半导体纳米线方面的研究结果丰富了氧化物类半导体纳米线掺杂生长技术和特征光谱理论,为高效制备微纳量子结构半导体材料奠定坚实基础,被德国莱比锡大学官方网站、《莱比锡大众报》《莱比锡大学报》等报道,并于德国莱比锡大学物理系会议室展示。
“回国干点事儿”
曹丙强常说:“做科学研究,有着一种未知的美,让你停不住脚步。”在德国工作两年后,他又一次向自己发起了挑战,向日本的学术振兴会(JSPS)申请研究职位。
“我决定将自己的研究方向从半导体物理转向半导体器件,而这一领域日本毫无疑问处于国际领先水平。”他说。经过激烈的竞争,2018年,曹丙强最终从1057个国际申请人中脱颖而出,成为150个获得JSPS资助者之一,同年9月到日本南部最著名的国立大学—九州大学任外国人特别研究员(JSPS Fellow)。
就在研究顺利开展,并不断获得成果的时候,曹丙强偶然间得知家乡的济南大学正在向海内外公开招聘学术带头人。于是,他放弃高薪,提前1年多结束合同与妻子回到济南大学开展工作。由于学校正值暑假,他们只能寄宿在学校简陋的留学生宿舍里。而且,学院的实验室和办公室也没有到位,曹丙强就到公共教研室筹备实验室建设。
在实验室的建设过程中,他事必躬亲。针对材料制备方面的薄弱环节,他多次调研后自行设计了一套极具特色、国内先进、具有自主技术产权的高压PLD系统,并亲自联系实验设备生产厂家,将所有设备技术参数一一确认。他还带领团队成员亲自完成相关设备的组装与调试。
“虽然当时各种条件比较艰苦,但我觉得自己能够回国干点事了。”曹丙强说,“虽然收入少了,但是我觉得很快乐,自己做的实验室也挺好的。”这套仪器在科研教学等环节发挥了重要作用,曾得到来校视察的教育部副部长杜占元等多位领导的高度评价,也拉开了济南大学新能源功能材料学科方向研究的序幕。
在济南大学工作的这十年中,利用这套自主研发的仪器,曹丙强在新一代有机无机杂化半导体太阳能电池、异质结半导体气敏传感器及高性能摩擦材料等领域开展了系统研究工作,先后主持(完成)国家自然科学基金4 项,还主持(完成)山东省自然科学杰出青年基金、教育部新世纪优秀人才基金,山东省自然科学基金重大项目等省部级项目10余项。在Angew Chem.、Chem. Mater.、APL杂志上,发表SCI 论文100余篇,截至2019年6月,所发表论文已被SCI 他引2500余次,约占材料学科ESI引用25%,其中1篇论文入选“2017年中国百篇最具影响国际学术论文”。他还曾任IEEE Region 10 Conference 分会主席,2次受邀在日本(东京、石原)举行的激光国际学术会议上作大会邀请报告。
焕发人才新动能
目前,在科技创新支撑下,山东正在加快新旧动能转换的步伐。“无中生有”“有中出新”,一批新旧动能转换重点项目纷纷在这里落地开花。
乘着这股东风,作为学术带头人,曹丙强组建和领导了济南大学材料科学学院“新能源材料与技术”团队和济南大学“能源与光电化学转换材料研究中心”,现已成为该学科新的骨干增长点,为济南大学材料学科入选山东省一流学科起到了不可替代的作用。
“我们在山东省积极推动发起了新一代钙钛矿光伏材料研究,希望能为山东省新旧动能转换工程规划产业—能源新材料提供支持。”曹丙强说。
“我认为更重要的还是培养人才。”回国10年来,他每年为本科生讲授《半导体物理》等基础课,严格要求研究生,所培养的博士硕士已经在省属高校担任教职,许多学生进入北京大学、清华大学、香港大学及加拿大、美国等国内外高校深造,还有部分学生在省内知名企业从事研发管理工作。他本人被评为“山东省优秀研究生导师”。
曹丙强提到,“‘致天下之治者在人才。’没有一支宏大的高素质人才队伍,无法取得一流的成果。因此,我们应把人才资源放在科技创新优先位置,努力培养造就一批世界水平的青年人才。”
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