對吳琪來說,科研規(guī)劃的最優(yōu)選擇,似乎是在香港畢業(yè)后,留在導(dǎo)師課題組或者去美國、新加坡繼續(xù)做兩年博士后研究。然而,2014年11月,這個(gè)26歲的山東姑娘作出了一個(gè)令身邊人驚訝的決定:到西藏去,把理論物理的前沿方向帶到高原。
扎根西藏10年,吳琪不僅成為西藏大學(xué)理論物理方向?qū)W科帶頭人,還帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)利用計(jì)算優(yōu)勢加速西藏物理材料基礎(chǔ)研究。
“在西藏做科研如高原花草,成長得慢但一直前進(jìn)”
從高中時(shí)期起,吳琪就喜歡上了物理,2006年,她考入山東大學(xué)物理學(xué)院學(xué)習(xí),本科畢業(yè)后前往香港城市大學(xué),做理論物理領(lǐng)域的激發(fā)態(tài)動(dòng)力學(xué)研究。
畢業(yè)前,吳琪受西藏大學(xué)邀請到學(xué)校工作。在此之前,吳琪曾去過一次西藏,“可能因?yàn)槟贻p,高原反應(yīng)并不明顯”。她說,能適應(yīng)西藏的環(huán)境,讓她有了到高原工作的底氣。因此,博士畢業(yè)后,吳琪便跟隨愛人一起來到西藏,成為西藏大學(xué)理學(xué)院的特聘教授。
“在西藏,不少研究領(lǐng)域和方向都是空白。”吳琪告訴中青報(bào)·中青網(wǎng)記者,當(dāng)時(shí)西藏地區(qū)的材料物理、理論計(jì)算物理等科研領(lǐng)域與內(nèi)地經(jīng)濟(jì)和教育發(fā)達(dá)省份相比存在著明顯差距。而她此前所從事的激發(fā)態(tài)動(dòng)力學(xué)研究,正是依托理論計(jì)算物理進(jìn)行的。
面對巨大的學(xué)科發(fā)展水平差距,吳琪的科研之路注定不會(huì)一帆風(fēng)順。2015年,剛開始工作時(shí),吳琪面臨的是既“缺人”,又“缺設(shè)備”的局面。“當(dāng)時(shí),學(xué)院還沒碩士點(diǎn),很多事情只能自己干?!彼貞浾f,直到2019年,隨著研究生的加入,吳琪的科研團(tuán)隊(duì)才逐漸形成,科研設(shè)備也在一點(diǎn)點(diǎn)配齊,她領(lǐng)銜的“多尺度材料模擬與應(yīng)用研究實(shí)驗(yàn)室”正式成立。
吳琪的到來,不僅為西藏大學(xué)帶來了前沿的物理研究方向,更為學(xué)校與其他高校的交流合作搭建起橋梁。最初,學(xué)院的合作對象主要以援藏高校為主,后來吳琪的一些同學(xué)也主動(dòng)對接聯(lián)系過來,學(xué)術(shù)科研交流范圍逐步擴(kuò)大。
“想要提高科研水平,閉門造車可不行?!眳晴鞲嬖V中青報(bào)·中青網(wǎng)記者,“我們的基礎(chǔ)條件與兄弟院校、科研院所相比還有一定差距,想要進(jìn)步就必須加強(qiáng)密切合作?!?/p>
在高原環(huán)境下搞科研,除了提高硬件條件外,還要適應(yīng)環(huán)境對身體的挑戰(zhàn)?!案咴鯕庀鄬ι?,長時(shí)間工作會(huì)頭痛,而且不能熬夜?!眳晴髟趦?nèi)地開會(huì)交流時(shí)會(huì)調(diào)侃自己,“在西藏喝著80攝氏度的水,吸著內(nèi)地一半濃度的氧氣,卻干著同樣的研究?!?/p>
“高原上做科研,就像高原上的花花草草,成長得慢一些,但好在我們一直在成長,一直在往前走。”吳琪說。
計(jì)算物理為高原材料研究“加速”
剛到西藏大學(xué)時(shí),吳琪的科研道路并沒有想象中的那么順利,短暫的迷茫與焦慮之后,她開始思考如何將自身所學(xué)與西藏發(fā)展相結(jié)合。
2019年,在學(xué)術(shù)交流時(shí),吳琪了解到內(nèi)地科研單位正在進(jìn)行的電催化制氫研究?!霸趦?nèi)地相關(guān)研究中,更多關(guān)注產(chǎn)生的氫氣而不關(guān)注氧氣,但在高原環(huán)境下,我們更需要氧氣?!眳晴鹘忉屨f。
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與此同時(shí),吳琪通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)制氧需要鋰分子篩材料,將氮?dú)馀c氧氣分開,可相關(guān)材料成本高,供氧設(shè)備使用壽命低,制約了其進(jìn)一步發(fā)展。于是,吳琪便有了尋找其它可以替代傳統(tǒng)分子篩材料的多孔材料,以及利用西藏豐富的太陽能驅(qū)動(dòng)電解水制氧的科研想法。
想要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),關(guān)鍵是找到具備“篩選”功能的金屬有機(jī)框架材料,而這恰好需要運(yùn)用到她擅長的理論計(jì)算物理,即依靠密度泛函理論和蒙特卡洛模擬,從理論上篩選設(shè)計(jì)出具有氮氧分離性能的結(jié)構(gòu)材料,再指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行材料合成。
“計(jì)算物理的好處在于大大縮短了材料試錯(cuò)的時(shí)間成本?!眳晴髡f,傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)變量逐一調(diào)控,通過大量實(shí)驗(yàn)才能找到合適的材料,但有了計(jì)算模擬結(jié)果,就意味著有了材料合成的方向,能極大加速材料合成效率。
不過,想要做好此類研究并不是件容易事?!昂芏鄷r(shí)候我們猜想某種金屬的作用會(huì)比較強(qiáng),但在現(xiàn)實(shí)中,這些材料并不合適,這就要求我們不斷調(diào)整實(shí)驗(yàn)方案?!眳晴髡f。
如今,吳琪團(tuán)隊(duì)的相關(guān)研究已取得階段性成果,后續(xù)有望通過產(chǎn)業(yè)化道路,制作出實(shí)際產(chǎn)品。據(jù)估算,與目前鋼瓶液氧每立方米5元的價(jià)格相比,該產(chǎn)品生產(chǎn)的1立方米氧氣大約只需要2到3元。
不僅如此,借助理論計(jì)算物理,團(tuán)隊(duì)還開始尋找傳統(tǒng)鋰電池的替代產(chǎn)品,他們希望未來在電池的界面表征與多尺度模擬、電池材料的電子結(jié)構(gòu)與離子傳輸模擬等領(lǐng)域開展更多具有顯示度的工作,從理論上為企業(yè)或科研單位的電池研發(fā)提供支撐,加速找到替代產(chǎn)品。
“做科研,還是要自己有把刷子”
在西藏大學(xué)理學(xué)院,一提起《力學(xué)》課程,不少同學(xué)都會(huì)懷念那段有趣的學(xué)習(xí)經(jīng)歷,而這門課的講授者正是吳琪。
起初,由于不是物理師范專業(yè)出身,吳琪對如何講好這門課并沒有信心。為此,她只能用“笨辦法”將網(wǎng)上相關(guān)精品慕課都找來學(xué)習(xí),結(jié)合自己的理解,形成授課內(nèi)容。作為基礎(chǔ)課程,物理學(xué)有很多公式需要推導(dǎo)。為增強(qiáng)趣味性,吳琪將推導(dǎo)過程進(jìn)行可視化演示,幫助學(xué)生理解。
“雖然這些方法在內(nèi)地很多高校已經(jīng)非常普遍。但在我看來,工具只有好用與不好用,沒有過時(shí)與不過時(shí),它們確實(shí)能幫助學(xué)生理解復(fù)雜的物理過程?!眳晴髡f。2020年,西藏大學(xué)《力學(xué)》課程被評為西藏自治區(qū)一流本科建設(shè)課程。
在日常工作中,除科研任務(wù)外,培養(yǎng)青年人才也是吳琪的重要工作之一。今年7月,西藏大學(xué)理學(xué)院研究生匡洋參加了一場學(xué)術(shù)交流會(huì),并在活動(dòng)中為在場的師生進(jìn)行了一場學(xué)術(shù)匯報(bào),而這一切都源于吳琪對他的鼓勵(lì)。出發(fā)前,吳琪還專門對他的匯報(bào)展示材料提出了建議。
“老師鼓勵(lì)我們?nèi)⒓訒?huì)議并作報(bào)告,既能讓我們增長見識,開拓視野,也能讓我們得到鍛煉?!笨镅笳f,“作報(bào)告也成為我們科研的一部分?!?/p>
在西藏大學(xué)理學(xué)院研究生張雨苗看來,吳琪不僅關(guān)注大家的具體科研進(jìn)展,更關(guān)注學(xué)生科研素質(zhì)的培養(yǎng)。“不少同學(xué)的科研規(guī)劃能力很欠缺,吳老師會(huì)根據(jù)大家的工作進(jìn)度,一對一地提出意見建議,幫助大家調(diào)整科研節(jié)奏?!彼f。
吳琪時(shí)常告訴學(xué)生:“做科研,還是要自己有把刷子?!痹谒磥恚隹蒲芯拖窬毼涔?,不能只練大家都練的武功,更要練屬于自己的獨(dú)門武功。同樣的課題,可能內(nèi)地也在做,科研條件也更具優(yōu)勢,西藏大學(xué)的學(xué)生在完成同樣的要求后,可以做得更深入更細(xì)致。
“如今,從我們實(shí)驗(yàn)室畢業(yè)的10名學(xué)生里,有3名選擇了繼續(xù)讀博。能讓他們點(diǎn)燃對科研的興趣,是我最開心的事?!眳晴髡f。
吳琪的故事是西藏高等教育、科研人才助推地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的縮影。圍繞西藏發(fā)展需求,西藏高校立足學(xué)科優(yōu)勢,持續(xù)輸出科研成果與專業(yè)人才。比如,西藏農(nóng)牧大學(xué)聚焦高原農(nóng)牧業(yè),以特色專業(yè)攻關(guān)牧草培育、藏香豬養(yǎng)殖等技術(shù),培養(yǎng)實(shí)用型人才助力鄉(xiāng)村振興;西藏藏醫(yī)藥大學(xué)深耕藏醫(yī)藥傳承創(chuàng)新,挖掘傳統(tǒng)典籍、研發(fā)現(xiàn)代藏藥制劑,培育專業(yè)人才……
截至2024年,西藏新增勞動(dòng)力人均受教育年限超13年,擁有大學(xué)文化程度人口超53萬人,每10萬人口本科在校生人數(shù)達(dá)838人,本科及以上理工農(nóng)醫(yī)類畢業(yè)生占比超50%,教育成果正轉(zhuǎn)化為推動(dòng)西藏高質(zhì)量發(fā)展的深層動(dòng)力。
中青報(bào)·中青網(wǎng)記者 楊寶光 肖戎川 來源:中國青年報(bào)
2025年09月18日 01版
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