孫俊：“越小越弱”，想起終結(jié)者

陸麗程

孫俊16歲進(jìn)入東南大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院就讀，現(xiàn)為MEMS（即微電子機(jī)械系統(tǒng)）教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室納皮米中心的博士研究生。他是聞名全校的科研先鋒，以第一作者身份在材料界公認(rèn)的頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《自然材料（Nature Materials）》（IF=36.4）上發(fā)表封面文章，這是國(guó)內(nèi)論文第二次登上該期刊封面。他的研究成果對(duì)下一代納米加工工藝有著重要的意義，可廣泛應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)、電子器件、計(jì)算機(jī)、軍事等領(lǐng)域。孫俊連續(xù)兩年獲得美國(guó)Gatan公司博士生獎(jiǎng)學(xué)金，2015年獲得江蘇好青年之“最善創(chuàng)新好青年”稱號(hào)，并獲首批國(guó)家留學(xué)基金委針對(duì)突出潛質(zhì)學(xué)生學(xué)者的“未來(lái)科學(xué)家”項(xiàng)目資助。

2012年，在孫立濤教授的指導(dǎo)下，孫俊與中科院微電子所合作，成功獲得了導(dǎo)電細(xì)絲生長(zhǎng)和破滅的動(dòng)態(tài)過(guò)程。該研究被認(rèn)為是“本領(lǐng)域的重要發(fā)現(xiàn)”，被《先進(jìn)材料（Advanced Materials）》選為封面文章予以發(fā)表。由于實(shí)驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果與經(jīng)典理論預(yù)測(cè)的導(dǎo)電細(xì)絲生長(zhǎng)過(guò)程完全相反，來(lái)自德國(guó)的經(jīng)典理論創(chuàng)立者當(dāng)即撰文質(zhì)疑。孫俊等人經(jīng)過(guò)一年的周密準(zhǔn)備和后續(xù)實(shí)驗(yàn)，用實(shí)驗(yàn)成果回復(fù)了德國(guó)專家的質(zhì)疑，不僅讓“學(xué)術(shù)大牛”承認(rèn)了他們的成果，而且獲得了學(xué)界的廣泛關(guān)注和認(rèn)可。2013年，美國(guó)惠普公司實(shí)驗(yàn)室研究人員在頂級(jí)期刊《自然納米技術(shù)（Nature Nanotechnolgy）》的綜述中多次提及該工作。目前，該理論模型已經(jīng)得到了學(xué)術(shù)界的公認(rèn)，論文被引次數(shù)達(dá)148次。這次與德國(guó)大牛的過(guò)招，被孫俊列為“大學(xué)期間值得一曬的壯舉”中。

一天夜里，孫俊在一次實(shí)驗(yàn)中，不小心從電極上蹭下一塊極小的高質(zhì)量銀顆粒?！霸囍苯訑D壓它，看看是什么情況？”在導(dǎo)師的建議下，孫俊小心翼翼對(duì)其進(jìn)行了擠壓和拉伸，但當(dāng)撤去外力時(shí)，它又恢復(fù)了原狀。這樣的結(jié)果令孫俊大感意外，隨著研究的展開(kāi)，他成了這次意外收獲的有心人。

孫俊和團(tuán)隊(duì)成員在兩年里進(jìn)行了上百次的實(shí)驗(yàn)，并邀請(qǐng)麻省理工學(xué)院合作人員進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬后，他們發(fā)現(xiàn)，室溫下10納米以下納米晶體銀顆粒在擠壓、拉伸等外力作用下，會(huì)如同揉面團(tuán)般柔軟，甚至如液態(tài)般任意變形。更為奇特的是，外力撤除后，納米顆?？梢韵窨苹秒娪爸械囊簯B(tài)金屬人那樣，自動(dòng)恢復(fù)其原形。這一發(fā)現(xiàn)暗示隨著金屬顆粒尺寸減小，經(jīng)典的Hall-Petch規(guī)律中“越小越強(qiáng)”不再適用，會(huì)逐漸過(guò)渡到“越小越弱”。

2014年，孫俊作為第一作者，向國(guó)際著名期刊《自然材料（Nature Materials）》（IF=36.4）投出了《關(guān)于小于10納米的固態(tài)銀顆粒的液態(tài)贗彈性行為》的文章，通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和縝密的理論分析，他們直面審稿人接連提出的21個(gè)高難度問(wèn)題，論文最終獲得了高度評(píng)價(jià)，并被選為當(dāng)年11月的封面文章，引起了廣泛的國(guó)內(nèi)外關(guān)注。MIT News、Yahoo、IBT、PhyOrg等國(guó)外主流網(wǎng)站以“Iron hands in velvet gloves”（一雙帶天鵝絨手套的鐵手）、“Unexpected finds”（意想不到的發(fā)現(xiàn)）為標(biāo)題進(jìn)行了詳細(xì)報(bào)道?！度嗣袢?qǐng)?bào)》、《科技日?qǐng)?bào)》等媒體對(duì)此也做了大篇幅的專題報(bào)道。《自然材料（Nature Materials）》評(píng)價(jià)文章社會(huì)影響力統(tǒng)計(jì)軟件Articles Metrics顯示，該文章在同時(shí)段文章中名列第三。

“要把科研當(dāng)成一件很有趣的事?！睂?dǎo)師孫立濤教授的這句話一直是孫俊的座右銘。對(duì)孫俊而言，科研不只是面對(duì)卷帙浩繁的文獻(xiàn)挑燈夜讀，也不只是對(duì)海量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的條分縷析，更是有趣優(yōu)美的體驗(yàn)。孫俊相信科學(xué)與藝術(shù)是相通的。有一次他發(fā)現(xiàn)，電化學(xué)制備的一根鎢納米探針在提出液面時(shí)，針尖由于表面張力發(fā)生了周期性彎曲，他立刻抓拍下來(lái)。這張名為“鎢的詩(shī)意螺旋”的照片獲得了2015年度中國(guó)電鏡年會(huì)顯微攝影大賽優(yōu)秀獎(jiǎng)。

孫俊說(shuō)：“國(guó)家之間的競(jìng)爭(zhēng)是科技的競(jìng)爭(zhēng)，歸根結(jié)底是科技人才的競(jìng)爭(zhēng)。我愿不斷錘煉自己，為國(guó)家科技強(qiáng)盛盡綿薄之力?！?016年，他將在“未來(lái)科學(xué)家”項(xiàng)目資助下前往法國(guó)斯特拉斯堡大學(xué)進(jìn)行博士后研究，學(xué)成后回國(guó)繼續(xù)他的科研報(bào)國(guó)志向。

孫俊業(yè)余愛(ài)好不少，喜歡玩一些小模型，愛(ài)看小眾電影，對(duì)歷史、軍事、音樂(lè)、美食都感興趣。說(shuō)著說(shuō)著，他又說(shuō)回了科研：“其實(shí)，孫老師給的課題，我很感興趣。這個(gè)領(lǐng)域有五光十色的新奇現(xiàn)象和豐富的物理內(nèi)涵，閱讀國(guó)際同行的最新報(bào)道，和同學(xué)討論，或者做實(shí)驗(yàn)，帶來(lái)的愉悅其實(shí)并不亞于看電影和旅游，而且更持久。此外，還有一種不可替代的滿足感。所以說(shuō)是在學(xué)術(shù)，其實(shí)也是在玩?！?/p>

問(wèn)：你在大學(xué)最大的收獲是什么？

答：11年大學(xué)生活，有很多老師、同學(xué)對(duì)我影響深遠(yuǎn)。最深的當(dāng)屬導(dǎo)師孫立濤教授，在方方面面教育影響了我。孫老師自從2008年回國(guó)后，一直以身作則，經(jīng)常加班工作到凌晨子夜，令我們不敢懈怠。以我們2015年發(fā)表在Nature Materials的文章為例，其中有一次實(shí)驗(yàn)，孫老師帶領(lǐng)著我親自上機(jī)，一直做到夜里3點(diǎn)半。孫老師在每周的組會(huì)上，教育我們看淡科研得失，注意科研選題方向的立意高遠(yuǎn)，廣泛涉獵各個(gè)學(xué)科的知識(shí)，主動(dòng)和國(guó)際一流同行交流切磋，這些卓越的科研品質(zhì)令人耳目一新，浸潤(rùn)到我們納皮米中心每個(gè)學(xué)生的科研過(guò)程中。還有，孫老師庖丁解牛的分析方法，高屋建瓴抓住問(wèn)題本質(zhì)的能力，在科學(xué)共同體中卓越的社交能力，都是我學(xué)習(xí)的楷模。

問(wèn)：在大學(xué)哪個(gè)階段，你對(duì)自己的規(guī)劃有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)？

答： 本科的時(shí)候并不清楚自己將來(lái)要做什么。但是在大三的專業(yè)學(xué)習(xí)過(guò)程中，我覺(jué)得自己還是喜歡器件材料等底層方面的東西，這可能和我中學(xué)時(shí)候喜歡物理有關(guān)系。我一直覺(jué)得，只有對(duì)一件事情有興趣，才能把它做好。所以，在讀碩士期間，就有意識(shí)地往這方面靠攏，選擇了我們學(xué)院的微電子機(jī)械實(shí)驗(yàn)室，據(jù)說(shuō)這個(gè)有很多未知的問(wèn)題尚待解決。后來(lái)認(rèn)識(shí)了導(dǎo)師孫立濤老師，領(lǐng)略到了科研的魅力和美，并逐漸接觸了一些業(yè)內(nèi)的大牛，開(kāi)始給自己規(guī)劃，轉(zhuǎn)博士，希望自己能做一名原位透射電子顯微學(xué)方面的行家。這個(gè)時(shí)候，職業(yè)規(guī)劃逐漸清晰起來(lái)。

問(wèn)：在中國(guó)大學(xué)生年度人物評(píng)選中，你不僅在學(xué)校是佼佼者，還從全國(guó)優(yōu)秀大學(xué)生中脫穎而出，你認(rèn)為自己是如何勝出的？

答： 2014年11月的那篇Nature Materials封面文章。這篇文章是中國(guó)科研單位為第一單位的第二篇封面文章。第一篇系2003年2月復(fù)旦大學(xué)趙東元院士課題組文章?！禢ature Materials》2014年影響因子36.4，在材料學(xué)領(lǐng)域期刊中高于任何其它期刊。

這是一個(gè)十分有趣的工作。我們發(fā)現(xiàn)室溫下，10nm以下納米晶體銀顆粒在擠壓、拉伸等外力作用下，會(huì)如同揉面團(tuán)般柔軟，甚至如液態(tài)般任意變形；更為奇特的是，外力撤除后，納米顆粒自動(dòng)恢復(fù)其原形。這種奇特的變形，已經(jīng)不能用經(jīng)典的位錯(cuò)滑移和孿晶變形來(lái)解釋，我們翻遍了“材料力學(xué)”的書(shū)，也找不到合理的解釋。于是，我們打算把“材料力學(xué)”書(shū)丟在一邊，一切從最基本的物理學(xué)概念出發(fā)，從表面原子擴(kuò)散，surface diffusion出發(fā)，解釋了這個(gè)奇特的現(xiàn)象。這一發(fā)現(xiàn)暗示隨著金屬顆粒尺寸減小，經(jīng)典的Hall-Petch規(guī)律中“越小越強(qiáng)”不再適用，會(huì)逐漸過(guò)渡到“越小越弱”。

由于我們的顆?？梢宰晕倚迯?fù)，所以有些媒體在做科普?qǐng)?bào)道時(shí)，用了電影“終結(jié)者3”中的液態(tài)金屬人這個(gè)標(biāo)題，當(dāng)然這是一種形象的說(shuō)法。我們的工作，既有豐富的科學(xué)內(nèi)涵，又很有趣，所以引起了很多媒體的關(guān)注。

問(wèn)：進(jìn)入大學(xué)后，你是否有過(guò)做最艱難選擇的時(shí)候？請(qǐng)簡(jiǎn)單敘述下當(dāng)時(shí)面臨的選擇，以及自己做出決定的理由。

答：因?yàn)槲覀儗I(yè)是很熱門(mén)的，像我這樣從熱門(mén)工科轉(zhuǎn)向基礎(chǔ)科學(xué)的是屬于小眾。讀研究生時(shí)，我的很多同學(xué)的職業(yè)規(guī)劃都是去華為中興，去德州儀器，做程序員或電路工程師。這樣的工作在市場(chǎng)上會(huì)有一份豐厚的薪水。我選擇了科研，就選擇了和他們不一樣的道路，放棄了高薪。但我總在想，人一輩子，做自己喜歡做的事情，才是最重要的。只有喜歡，才能把它做好。

問(wèn)：你在大學(xué)時(shí)期有后悔或者遺憾的事情嗎？

答：可能是研究生期間沒(méi)有選擇國(guó)家留學(xué)基金委（CSC）出國(guó)聯(lián)培一段時(shí)間吧。當(dāng)時(shí)覺(jué)得現(xiàn)在國(guó)內(nèi)實(shí)驗(yàn)設(shè)備條件已經(jīng)很好了，國(guó)內(nèi)國(guó)外的實(shí)驗(yàn)條件都差不多了，只要能做好工作，在哪里都一樣?，F(xiàn)在，很多師弟師妹們聯(lián)培回來(lái)，感覺(jué)他們的交流學(xué)習(xí)收獲還是挺大的。能夠當(dāng)面和第一流的科研人員交流，看看他們是怎么選題，怎么分析問(wèn)題，是很好的。所以，打算畢業(yè)后，出去做個(gè)博后。

問(wèn)：壓力大的時(shí)候會(huì)做什么？

答：似乎博士生都會(huì)遇到壓力大的時(shí)候，這種感覺(jué)，《平凡之路》的幾句歌詞描述很貼切：“我曾經(jīng)毀了我的一切，只想永遠(yuǎn)地離開(kāi)；我曾經(jīng)墮入無(wú)邊黑暗，想掙扎無(wú)法自拔。我曾經(jīng)擁有著一切，轉(zhuǎn)眼都飄散如煙；我曾經(jīng)失落失望失掉所有方向，直到看見(jiàn)平凡才是唯一的答案?！睂?dǎo)師孫立濤教授和我們說(shuō)過(guò)，瓶頸期應(yīng)該放一放，不要死扛，可以看看其他方向，甚至玩一玩，換換腦筋后，再回頭看，想問(wèn)題的角度會(huì)不一樣，可能又有新的Idea出現(xiàn)。我覺(jué)得這是很好的解壓方法。