劉忠范 為了從高原到高峰的飛躍

他是我國納米技術(shù)先行者、國家科技部納米重大研究計劃項目“準(zhǔn)一維半導(dǎo)體材料的結(jié)構(gòu)調(diào)控、物性測量及器件基礎(chǔ)”首席科學(xué)家，長期從事低維碳材料與納米結(jié)構(gòu)器件研究，在碳納米管、石墨烯等碳基電子材料的控制生長和器件加工方法、基于掃描探針技術(shù)的超高密度信息存儲研究方面取得一系列成果，2011年11月當(dāng)選為中科院化學(xué)部院士。

納米是什么？納米其實(shí)是-個度量單位，一個納米長度相當(dāng)于十億分之一米。但現(xiàn)代高科技賦予納米技術(shù)的含義又不僅僅是度量單位。物質(zhì)到了納米級后，物理、化學(xué)性質(zhì)便會發(fā)生根本性變化。

物質(zhì)在納米世界里的神奇變化使科學(xué)家們產(chǎn)生了很大興趣，他們設(shè)法把納米材料用到飛機(jī)上，用以吸收雷達(dá)波，于是，隱形飛機(jī)問世了；將鎳或銅鋅化合物加工成納米顆粒，可以代替昂貴的鉑或鈀作催化劑；在高分子塑料中加入納米材料制成的刀具，比鉆石刀具還硬；將電腦芯片和光盤加工成納米級，其運(yùn)算速度和記錄密度高出幾個數(shù)量級；用納米技術(shù)造出的計算機(jī)芯片可以植入到大腦；將來也可能用納米技術(shù)制成從地球通往月球的天梯……

納米科技帶給人們無限遐想。

童年故事：貧窮 夢想 追求

1962年冬，劉忠范出生在吉林九臺的一個農(nóng)民家庭。家里很窮，兄弟姐妹又多，但母親堅持送幾個孩子讀書。

家里窮，作業(yè)本寫完后用橡皮擦干凈了再用，反復(fù)幾次。有一次他和哥哥賭氣撕了一頁，還挨了打。上高中時劉忠范離開村校到鄉(xiāng)里，離家有15里地，付不出住宿錢，也買不起自行車，每天就走路上學(xué)。他是沒錢住校的極少數(shù)學(xué)生之一，每天要走30里路，來回三個小時，不管刮風(fēng)下雨，他都堅持去學(xué)校。路上要經(jīng)過一條河，下雨了河水漲了，他就把衣服和書包頂在頭上游過去……最辛苦的是冬天，早上5點(diǎn)上路天是黑的，回來天也是黑的，他膽子又小。有幾次天氣太惡劣，到了學(xué)校都沒人。不過，他沒有因此缺過一天課。

后來在劉忠范留學(xué)過的東京大學(xué)，有一則“游水求學(xué)”的故事，被演繹成書呆子傳奇流傳著。故事說的是一天拂曉，一個少年迎著晨曦上路，斜挎的書包里，除了書本還有母親準(zhǔn)備的溫?zé)岣杉Z。少年疾走如飛。突然，大雨如注，必經(jīng)的一座小橋淹沒在水中，少年沒多想，跳入水中，游到對岸……到達(dá)學(xué)校，才發(fā)現(xiàn)沒人來上學(xué)。

劉忠范從小到大都比較乖，也許是家里太窮了，血液里一些不安分的因子很早就被壓制住了，他比一般孩子要多些單純和“遲鈍”，沒有反叛的青春期，一直聽老師家長的話，刻苦讀書。他的經(jīng)濟(jì)條件是最差的，而學(xué)習(xí)成績卻一直是學(xué)校的第一名。

單純的特質(zhì)，靈動的特性。小小年紀(jì)的劉忠范，對美妙的大自然充滿探求欲。

父母到田里勞作去了。他突發(fā)奇想，給家里種的茄子、辣椒和雞、豬、狗、鵝們拉手風(fēng)琴（哥哥從學(xué)校借來的），看看這些動物都有哪些反應(yīng)。結(jié)果他發(fā)現(xiàn)，一拉手風(fēng)琴，所有的動物都向他跑來，停留時間最短的是雞，鵝聽得最認(rèn)真，甚至引頸鳴和。而狗翹著尾巴在他旁邊轉(zhuǎn)圈子，只是湊熱鬧……

用涼開水澆地是否比生水更好？劉忠范也曾懷著強(qiáng)烈的好奇心實(shí)驗過。書上看到的東西他都想親自試驗一下。父親務(wù)農(nóng)，母親是家庭婦女，只有哥哥有文化。兄弟姐妹五個，在鄰村的小學(xué)教書的哥哥大他14歲。哥哥有許多書，但舍不得借給他，怕被他弄壞弄丟。他就偷出來看，小說、唐詩宋詞、毛主席詩詞……結(jié)果，哥哥的嗜好，大多變成了他的興趣。

1979年考大學(xué)，劉忠范是鄉(xiāng)中學(xué)唯一一名上榜生，不會填報志愿，只好請老師幫忙，第一志愿填的延邊大學(xué)，第二志愿是吉林工學(xué)院。老師也不知道上延邊大學(xué)要會朝鮮語，所以他直接上了吉林工學(xué)院。從小愛念書，是哥哥的熏陶。而愛上化學(xué)，是受到初、高中階段兩位化學(xué)老師的影響。這樣，在考大學(xué)時，他就毫不猶豫地選擇了化學(xué)。考上大學(xué)的劉忠范穿得很舊，拿個破書包和大茶缸，成天往圖書館和教室跑，因為沒錢去社交，而看書不要錢。

成才確是要?dú)v經(jīng)艱苦。當(dāng)功成名就之時，回顧少年時期的磨難，劉忠范無限感慨：“我的人生挺簡單，就是在做一件事情，小時候是讀書學(xué)習(xí)，現(xiàn)在是讀書研究，很難分為幾個明顯的階段。生活條件是改善了，但生活本質(zhì)沒有變。如果要按年齡分，對我自己而言，我覺得哪個階段都重要，有青春期的貧窮和挫折、奮斗和夢想，才有現(xiàn)在的進(jìn)步、幸福以及平和。我一直認(rèn)為，經(jīng)歷是人生的財富，無論是成功的經(jīng)歷，還是失敗的經(jīng)歷，都是如此。”

攀登之旅：馬拉松不是百米賽

1983年本科畢業(yè)后，劉忠范赴日留學(xué)，先后在日本橫濱國立大學(xué)、東京大學(xué)取得了碩士和博士學(xué)位，并在東京大學(xué)和分子科學(xué)研究所做博士后。

博士期間，劉忠范隨國際著名光電化學(xué)家藤嶋昭先生做研究，很為先生的工作精神感動，年過半百仍撲在事業(yè)上。先生家離學(xué)校有近兩個小時的車程，但他早上8點(diǎn)半必到辦公室，晚上10點(diǎn)才離開。這幾年先生都是諾貝爾獎的熱門人選。

自幼養(yǎng)成的勤奮習(xí)慣和藤嶋昭先生的表率，讓劉忠范在日學(xué)習(xí)期間取得很大成功，獲得了日本政府獎學(xué)金并在《Nature》上發(fā)表了學(xué)術(shù)論文。與中國不同的社會環(huán)境，也讓埋頭讀書不問世事的劉忠范更加開朗起來。這時，北京大學(xué)化學(xué)系的教授蔡生民找到了他，不止一次地邀請劉忠范回國。蔡教授的真誠打動了他。

劉忠范確實(shí)有機(jī)會長期留在國外，然而，他選擇了祖國。科學(xué)的確沒有國界，但科學(xué)家一定要有祖國。他屬于這個地方，這里有他的夢想、他的青春、他的師友，他的父老鄉(xiāng)親……

他選擇了北大。當(dāng)時也沒有考慮過其他高校，或許北大的悠久歷史吸引了他，或許北大的自由氛圍吸引了他，總之，十幾年后回憶起來，劉忠范覺得，“北大是最適合我的”。

劉忠范選擇了納米。

人們接受納米有一個過程。1997年9月27日，北京大學(xué)成立了納米科技中心，這是中國高校的第一個跨院系、跨學(xué)科從事納米交叉學(xué)科研究的綜合性研究中心。劉忠范接到很多電話，有人問到，聽說你們搞出一種納米，貴不貴，好不好吃？他只好回答他，納米太小了，既不好吃，恐怕也吃不飽。

近年來，納米技術(shù)掀起了陣陣熱潮，也漸漸出現(xiàn)在人們生活中。納米技術(shù)將為目前阻礙發(fā)展的許多技術(shù)難題提供新的解決方案和思路，進(jìn)一步提高人們的生活水平并有可能在很大程度上改變?nèi)藗兊纳罘绞健?986年諾貝爾物理獎得主羅雷爾說，曾重視微米科技的國家，今天都已成為發(fā)達(dá)國家，而納米科技則為人們提供了新的發(fā)展機(jī)遇，今天重視納米科技的國家必將在未來的高科技競爭中獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷。

1994年，劉忠范申請了科技部攀登計劃項目，經(jīng)費(fèi)500萬——在90年代初期，這是一個非常龐大的數(shù)字——劉忠范成為這個項目的首席科學(xué)家，也是當(dāng)時科技部最年輕的首席科學(xué)家。他從此開始了納米攀登之旅。

“當(dāng)時是做納米級的信息存儲技術(shù)，相當(dāng)于超級光盤。這個項目共有三個承擔(dān)單位，還包括當(dāng)時的北大電子學(xué)系——現(xiàn)在的信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院的吳全德院士和薛增泉教授以及吉林大學(xué)化學(xué)系的李鐵津教授。吳先生盡管年事已高，但對‘納米’非常敏感。吳老先生和薛教授都是做信息技術(shù)的，尤其有感于我國微電子技術(shù)發(fā)展的曲折和落后現(xiàn)狀，而納米技術(shù)應(yīng)該是一個難得的機(jī)會。因此，我們之間產(chǎn)生了強(qiáng)烈共鳴，覺得應(yīng)該醞釀一個計劃，大張旗鼓地在納米領(lǐng)域開拓。這就是北京大學(xué)納米科技中心成立的初衷。”

1993年回國后，劉忠范親手建立起光電智能材料研究室。當(dāng)時高校還多以“課題組”形式組織科研，“研究室”這個名字新鮮而洋氣。起初的確什么都沒有，完全從零開始做。有幾間空房子，每一個插頭在什么地方放著，都要劉忠范自己設(shè)計以后找人安裝，桌椅板凳都是他自己一件件買的。

1993年，劉忠范花50多萬元人民幣買了一臺用于看原子和分子的STM儀器（掃描隧道顯微鏡），差不多是國內(nèi)最早進(jìn)口的洋玩意。需要為儀器配置防震臺，但是因為資金緊張，劉忠范只能帶著學(xué)生到學(xué)校附近的工地上找沙子和鋸末代替。沙子和鋸末弄回來以后，還要曬干才能用。他們是7月份開始做這個事情的，正好趕上雨季，一下雨還得搶收這些曬著的寶貝。至今劉忠范回憶當(dāng)年的艱辛仍然記憶猶新。

創(chuàng)業(yè)是艱辛的。當(dāng)年的劉忠范人稱“拼命三郎”，每天最早進(jìn)樓的是他，最晚一個走出實(shí)驗室的還是他。由于總是工作到深夜，樓門早已關(guān)閉，因此他經(jīng)常翻越化學(xué)樓的鐵門，因此練就了一副好身手，他自嘲道。他的口號是“一天二十六小時工作制”，在他的感染下，他的學(xué)生、他的同事也都變成了大大小小的拼命三郎。搞前沿研究需要先進(jìn)設(shè)備。為了購買這些設(shè)備，他省吃儉用，甚至到了摳門的程度。他還學(xué)會了砍價，變成了砍價高手。他冒著風(fēng)險舉債，最多時超過80萬元。要知道，在十幾年前，這是一筆巨額債務(wù)。

科研工作很辛苦，但也充滿了快樂。在劉忠范眼里，研究的一大樂趣就是和學(xué)生一道創(chuàng)造故事。學(xué)生一個錯誤的實(shí)驗設(shè)計帶來了熱化學(xué)燒孔存儲技術(shù)；一位女同學(xué)的頑固不化和他的堅持加包容收獲了石墨烯的偏析生長方法，進(jìn)而開啟了石墨烯生長過程工程學(xué)研究之門。回憶起這些往事，劉忠范的臉上洋溢著成就感。

劉忠范現(xiàn)任北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院“納米科技崗位”長江特聘教授、北京大學(xué)納米科技中心主任、物理化學(xué)研究所所長、以及科技部納米重大研究計劃項目首席科學(xué)家、基金委“表界面納米工程學(xué)”創(chuàng)新研究群體學(xué)術(shù)帶頭人等職，2007年加入九三學(xué)社。他還擔(dān)任中國化學(xué)會、中國材料研究學(xué)會和中國微米納米技術(shù)學(xué)會常務(wù)理事，“化學(xué)學(xué)報”和“化學(xué)通報”副主編，以及Adv. Mater.、Chemistry_ An Asian J.、Nano Research、NPG Asia Materials、J. Photochem. Photobiol. （C） Photochem. Rev.、J. Nanoscience Letters、Frontiers of Chinese Chemistry、“微納電子技術(shù)”、“物理化學(xué)學(xué)報”、“電化學(xué)”等國內(nèi)外著名學(xué)術(shù)期刊編委或顧問編委。英國物理學(xué)會Fellow，歐美同學(xué)會會員。

揮灑人生：從高原到高峰

十幾年來，中國納米科技發(fā)展得飛快。從發(fā)表論文數(shù)量上看，已經(jīng)與美國并駕齊驅(qū)，論文的檔次也越來越高，盡管原創(chuàng)性和影響力尚有待提高。劉忠范為中國納米的發(fā)展簡單勾勒了三部曲：科學(xué)、技術(shù)和工程。“要向兩頭進(jìn)軍，一頭是解決納米中的大科學(xué)問題、真正的原創(chuàng)性科學(xué)問題；另一頭是納米技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化問題，解決關(guān)鍵的技術(shù)和工程問題。我們還有許多努力和揮灑的空間，從科學(xué)到技術(shù)到產(chǎn)業(yè)是一條崎嶇的攀登之旅，納米技術(shù)的真正魅力在于它所蘊(yùn)藏的巨大生產(chǎn)力。國家需要投入和耐心，最后才能開花結(jié)果。”

談起與自己一同成長的北大納米科技中心，劉忠范說，北大的納米研究，總體上還處于納米科學(xué)的層面，經(jīng)過十幾年的努力，已經(jīng)取得了長足進(jìn)步，在國內(nèi)外擁有了一定的學(xué)術(shù)影響和地位，化學(xué)學(xué)院、信息學(xué)院和物理學(xué)院的納米團(tuán)隊功不可沒。當(dāng)然，我們還缺少重大突破，需要從高原到高峰的飛躍。

劉忠范特別推崇團(tuán)隊精神和團(tuán)隊文化建設(shè)，這或許與他多年留學(xué)日本的經(jīng)歷有關(guān)。說起他的研究團(tuán)隊，他充滿了激情和自豪。他總是強(qiáng)調(diào)，他所取得的些許成績，都是團(tuán)隊成員共同拼搏、共同奮斗的結(jié)果。他的研究團(tuán)隊，從最初的幾個人、十幾個人，發(fā)展到今天的幾十個人，不斷地壯大著，也形成了獨(dú)具一格的團(tuán)隊文化。這種團(tuán)隊文化中，既有對科學(xué)的熱愛和執(zhí)著，也有快樂的業(yè)余生活。新年聯(lián)歡晚會上學(xué)生們自編自導(dǎo)的精彩節(jié)目從另一方面展示了他團(tuán)隊的創(chuàng)造力。每周一次的羽毛球俱樂部活動，還有一年一度的五一春游、研究室周年慶典、以及教師還鄉(xiāng)團(tuán)活動，使他的團(tuán)隊充滿朝氣和凝聚力。正是這樣的團(tuán)隊文化，帶來了一個又一個的學(xué)術(shù)研究成果，也使北大成為國際知名的低維碳材料研究基地。他的信條是，人才決定潛力，機(jī)制決定效率，文化決定高度。

劉忠范最自豪的不是他發(fā)表的300多篇學(xué)術(shù)論文，而是培養(yǎng)了一批熱愛科學(xué)、熱愛納米的弟子。他的弟子絕大多數(shù)都在國內(nèi)外知名學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)從事科研工作，其中有21位晉升為教授，而副教授和助理教授則更多。在人才培養(yǎng)方面，他總是不遺余力，傾注了大量心血。他極為認(rèn)真地講，他更希望將來有一天被稱為教育家，而不僅僅是一名科學(xué)家。

責(zé)任是通向偉大的代價，這是丘吉爾的一句名言。已近天命之年的劉忠范深深地感受到越來越多的社會責(zé)任。兒時刻骨銘心的貧窮經(jīng)歷使他對農(nóng)村教育和失學(xué)兒童問題極為敏感，并力所能及地做些事情。他的多方奔走、努力和奉獻(xiàn)給他曾經(jīng)就讀的村小帶來了漂亮的新校舍、嶄新的桌椅和計算機(jī)房、以及寬敞明亮的圖書室。他收到學(xué)生家長寄來的感謝信，講述自己的孩子第一次看到和使用電腦時的激動心情，他感動得落了淚。他設(shè)立的獎學(xué)金拯救了不少瀕臨失學(xué)的兒童。作為一名“九三”人，他感受到更多的責(zé)任，也有了更為廣闊的舞臺，為國家、社會的發(fā)展獻(xiàn)計獻(xiàn)策。

人生是永不停息的馬拉松，前人在指引著我們，后人在追趕著我們，我們始終處在激烈的競爭中，要超越一個又一個極限，達(dá)到一個又一個目標(biāo)，就要永不懈怠地艱苦奮斗。只有這樣，才能最終到達(dá)科學(xué)研究的巔峰。

這正是劉忠范銳進(jìn)不息奮斗精神的真實(shí)寫照。