马晶:科研兴趣的培养

马晶,1971年生,南京大学化学化工学院教授、博士生导师。1998-2000年作为日本学术振兴会特别研究员在日本岐阜大学从事博士后研究。

第九届中国青年女科学家奖评审会评语:

马晶发展量子化学与分子模拟相结合的方法,系统研究材料分子的结构与性能关系,在化学、物理及材料方面取得高水平的成果,瞄准前沿科学领域,理论结合实验,设计新型“分子开关”等材料。

马晶寄语青年人:

兴趣是最好的老师,多去阅读文献和资料,多去发现和感受一些美妙的事情。如果将化学分子做成***像,那么这个***将会非常漂亮,见到的人很有可能会对它一见钟情。仔细观察这些分子,总会有一个能打动你。

材料科学的发展给我们的生活带来了无数可能性,以前存在于科幻小说之中的各种奇特的电子产品,现在已经是日常生活中的一部分。而材料科学家更希望把计算机里面的元器件都变成有机分子,这样,计算机不仅会非常轻巧,而且还能更方便地实现人机互动。

但在开发新材料时,如果只是总结前人经验,借鉴自然界已有的物种,进行实验摸索,就会有一定的盲目性。这个时候,如果有理论指导,就可以省去很多繁琐的尝试、失败和总结经验的过程。这就是理论研究的动因与意义。

所有材料都是分子的聚合体,它们涉及大量分子的聚集行为,包含了错综复杂的分子间相互作用,这一直是理论化学研究的难题。传统的高精度量子化学计算方法能处理的分子尺度很小,只能够描述中小分子的光、电、磁等性质及分子化学反应的过程;而分子模拟技术基于经典力学和统计原理,虽然可应用于较大的时间与空间尺度,但只能描述分子聚集体的形貌或表面结构,无法描述电子转移和化学键的变化。

从2004年开始,马晶和她的学生们就开始尝试将这两个不同层次的方法结合起来,使其优势互补:通过分子模拟得到分子聚集体的结构,在此基础上,通过量子化学计算,得到发生反应的关键基团的电子结构和性质。马晶以这种方式构架起了一座桥梁,连通了复杂体系的微观结构和实验测定中这些体系所表现出来的性质,对化学研究有着重要的指导意义:这样,材料科学家们就能够清楚了解功能高分子材料的物理化学本质,从而结合实验,不断设计出新材料,为人类所用。

除此之外,马晶还有一个梦想:理论设计出一些分子开关。在一定情况下,比如通电或光照后,有机分子能够跟生物分子结合,消除电场等外部条件后,结合又不会发生,这样就可以检测电信号或者其他信号,让生物学家多一种研究利器。马晶认为,材料涉及生活与科研的各个领域,材料的发展能将科幻变成现实,而理论研究则是根基。

马晶的父母是在高校从事教学与科研工作的老师,受他们的影响,马晶在上幼儿园的时候就梦想成为一名引领学生探索科学奥秘的老师。小时候,马晶的爸爸经常带着她去实验室参观,显微镜下的微观组织令她着迷。马晶的父母也经常带她去爬山,接触大自然,在培养马晶坚韧性格的同时,也让她对周围的世界充满好奇。

马晶一再强调兴趣的重要性。因为兴趣,她从硕士阶段开始,选择了自己喜欢的物理化学领域,并且在大学期间同时辅修了电子系的无线电技术和计算机等第二学位课程,努力构筑宽阔的知识架构。

马晶认为,作为一名老师,职责就是要鼓励学生去寻找自己感兴趣的课题,并帮助他们解决在研究课题过程中遇到的困难,让他们从中得到成长,帮助学生实现他们自己的梦想。

马晶的成长过程也离不开老师们的教导。硕士阶段导师叶静娴教授教会她如何根据自己的兴趣进行科研选题和文献追踪。博士阶段导师江元生院士一直都鼓励马晶***地开展科研工作,并支持她与实验科学家开展紧密的合作。

在日本岐阜大学从事博士后研究期间,马晶一边从事着繁重的研究工作,一边独自照顾着年幼的儿子。她的陪伴,让儿子快乐地渡过了最为关键的成长阶段,同时,儿子也见证了她从事科学研究的奋斗过程。从父母再到爱人与孩子,家庭给予马晶强大的精神支柱,让她专心地从事自己喜爱的教学与科研工作。

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