柯小行：“見微知著”的青年科學家

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同樣是碳單質，為什么鉆石具有超硬的力學性能，并閃耀著灼灼光芒，而鉛筆芯其貌不揚，并被橡皮一擦就掉？同樣是凈化汽車尾氣催化劑的貴金屬材料，為什么有的用量多、單價貴，而有的用量少、價格低廉，并且凈化性能更好？性能差異的秘密，往往就藏在材料微觀結構的差異上。

北京工業大學固體微結構與性能研究所副教授、北京“海聚工程”青年項目入選者柯小行博士就致力于通過觀察材料的微觀結構，揭示材料性能差異的秘密，進而推動更優性能材料的制造。“見微知著”是對她科研工作最好的形容。

打開新世界的大門

柯小行來自浙江，聲音甜美，有著江南女子的婉約氣質，一時讓人很難將她與普通人印象中枯燥的科研工作聯系起來。她的科研之路起始于浙江大學，本科就讀于材料科學與工程專業的她一次隨學長參觀實驗室，透過電子顯微鏡她第一次領略到了微觀世界的魅力。

“在透射電鏡下，每項材料的內部紋理都被呈現得非常清晰，太神奇了，仿佛整個世界都不同了。”從此，她打開了新世界的大門，走上了材料物理學的科研之路。

本科畢業后，她遠赴比利時安特衛普大學攻讀物理學專業。雖然很多人對安特衛普大學并不像對牛津、劍橋一樣熟悉，但在電子顯微學領域，安特衛普大學擁有世界著名的電鏡中心之一EMAT。

在這個著名的電鏡中心，柯小行師從比利時皇家科學院院士、安特衛普學派大師Gustaaf Van Tendeloo教授及透射電鏡三維成像學先鋒人物Sara Bals教授，取得了博士學位，并獲得了比利時顯微研究學會（BSM）頒發的材料類唯一的“2011年度優秀博士論文”獎。此后，她留在安特衛普大學繼續從事博士后研究。博士后期間，她研究碳納米管、石墨烯等各種自己感興趣的材料，極大地拓寬了自己的研究視域。

在比利時的科研生活是豐富充實的，但柯小行從沒想過要留下來，但對于什么時候回國也沒有想好。

“在國外的日子很開心，導師親切，同事也好，科研氛圍很自由，直到有一個周末，我沒有去實驗室，外出回來坐在地鐵里，想象著自己年老的樣子，要一直在這個異鄉國度待下去嗎？”一種不安襲上柯小行的心頭。

此心安處是吾鄉。從那一刻起，柯小行覺得該回國了。

結緣北工大

下了回國的決心，柯小行便開始篩選國內合適的單位。當時除了北京工業大學以外，還有一所知名高校也向她發出了邀請。而當她實地感受了北京工業大學后，便很快做出了選擇。

2013年中，柯小行還在比利時從事博士后研究，她利用假期特意轉道北京，拜訪了固體微結構與性能研究所的隋曼齡教授。隋教授學養深厚，是教育部“長江學者”和基金委“杰出青年”，在國際知名期刊上經常可以看到隋教授的研究成果。那次面對面的交談讓柯小行深深感受到了隋教授的人格魅力，她希望能與這樣的學者一起工作。

在科研設備上，當時研究所正計劃購置世界上最先進的透射電鏡，“訂單都已經下了”，毫不遜色于她在比利時使用的設備。

而接下來與學校人事部門的溝通更是讓她徹底安了心。人事部門的老師向她詳細介紹了北京“海聚工程”政策和學校的各類支持政策。“非常清楚明白。”柯小行當下就決定到北京工業大學工作，并著手申報北京“海聚工程”。

之后的一切都非常順利，柯小行成功入選北京市“海聚工程”，于2014年入職北京工業大學，并拎包入住學校提供的公寓房。這讓她幾乎無縫銜接地投入到了科研工作之中。

入職3年多來，她已經完成了1項國家自然科學基金青年基金項目，并承擔了北京市教委資助項目和北京市科技新星項目，入選了北京工業大學首批“青年百人”和北京市“科技新星”。

“每個材料的微結構里，都隱藏著巨大的秘密。當我們發現這些秘密后，可以反過來指導材料設計和性能改進，這也是電子顯微學存在的意義。”柯小行強調。

她的研究方向涵蓋了超高分辨透射電子顯微學、納米材料的三維電子重構、氧化物異質結界面物理化學等多個領域。在這些基礎研究領域，她已經發表了近80篇學術論文，其中多篇發表在Nature Communications、Nature Photonics、Small等具有國際影響力的學術期刊上。此外，她還多次受邀在國際學術研討會上做報告。

“自己有很多想做的事，尤其是在電子顯微學領域。”柯小行說，“例如，納米材料的三維電子重構就是將我們看到的平面材料，利用三維重構的方法，讓材料呈現出它在三維空間的全面結構，從而為材料改進性能提供更多依據。”

雖然想做的事很多，但對于科研，柯小行是極為認真的。她認為科研最重要的是嚴謹，來不得一點馬虎，更不要有急功近利、弄虛作假的成分。嚴謹是基本的職業道德。除此之外，還要有懷疑一切的精神，這是創新的重要品質。

不辜負學生的師者

除了做科研，柯小行還“教科研”。在北工大面向優秀本科生設立的樊恭烋學院中，她為本科生開設了一門叫“科學研究方法導論”的課程。

這門課程面向來自全校不同專業的本科生，目的是培養他們對科研的興趣，并逐步掌握科學的科研方法。課程全英文教學，而且沒有現成的教材，一切都需要教師從頭設計，很有難度。但在海外從事多年科研工作的柯小行知道，這門課程非常有意義，也希望將自己對科研的熱愛和心得體會傳授給初入大學的孩子們。

“既然是傳授科研方法，就要側重教學過程，不能照本宣科，讓孩子們多做開放性課題，在日常作業中提升表達能力。”因此，這門課的一個重要組成部分便是學院獨創設計的Keystone研究計劃，由學生組成課題組，選擇自己感興趣的問題開展研究。而柯小行則指導學生運用專業方法調研文獻、做實驗、評估數據，最終產生出創新成果，并形成課題報告。

在她辦公室不大的柜子里，放著厚厚的幾本學生提交的課題報告。柯小行甚至還保留著學生提交的第一版課題報告，上面密密麻麻都是柯小行的批注。

為了激發學生的學習興趣，柯小行還專門為這門課程開設了微信公眾號，公眾號的歡迎語是這樣的：“視官微菌心情，不定期推送課程相關信息、作業及好玩的文章”，文風俏皮可愛，貼近年輕人。

“上課時間有限，很多內容來不及說，就在公眾號上寫出來，孩子們也特別可愛，每當我發布教學互動，并注明前三名回答者免一道作業題時，學生們都非常踴躍。”有時，她還會自費買一些書，以獎品的形式送給孩子們。

事實上，柯小行本身的科研任務也很重，經常需要加班做實驗。但她仍然花費了大量精力在教學上，“科研和教學都要花精力，不能偏袒任何一個。每次看到孩子們學習投入、作業認真的樣子，即使自己加班加點，也不能辜負他們。”

2017年，柯小行在北京工業大學“我最喜愛的教師”評選中被學生評為“立德樹人”榜樣。她在朋友圈里這樣寫道“雖然我也沒有很多獎牌，但這一定是我最最珍愛的一塊。未來也要更加努力，才對得起這沉甸甸的字”。

青年科學家的使命感

前不久，柯小行在北京市科委“科技新星”項目的資助下，前往德國參加了一個由德國于利希研究中心舉辦的能源系統國際暑期學校，與來自各個國家的青年學者就能源技術與效率、能源安全和能源政策、環境挑戰和氣候變化等領域進行了研討和學習。

與以往參加的專業性很強的學術會議不同，這次的培訓與會者背景多樣，既有研究能源技術的，也有研究能源政策的，從各種角度對能源這一話題進行了探討。她還在交流中向各國的青年學者介紹了中國近年來在可再生能源領域取得的長足進展，表達了中國在未來提高可再生能源使用比例、促進節能減排上的決心。

“通過這次培訓，我發現中國作為一個大國，能否履行在應對全球氣候變化上的承諾，在國際上確實很受關注。”

這讓柯小行得以從更大背景下去審視自己的科研和教學。柯小行談到，以往對于這方面，只是作為一個研究的引言“放在那兒”。而現在，她真正體會到了自己所做研究對國家、對世界的意義。

“會更有使命感地去做科研。”

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柯小行，北京工業大學固體微結構與性能研究所副教授，碩士生導師，北京市“海聚工程”專家（青年項目）。浙江大學材料專業學士、碩士，比利時安特衛普大學物理學博士，比利時安特衛普大學物理系電鏡中心博士后。2014年11月，進入北京工業大學固體微結構與性能研究所工作。截至目前，發表學術論文近80篇，受邀發表綜述文章，并做國際學術研討會邀請報告多次。所獲榮譽還包括北京工業大學“青年百人”（2015年）、北京市“科技新星”（2016年）稱號。