張晗：新材料與光電工程“聯姻”路上的追夢人

◎ 文/段雨默

繼2016年2項技術被OF week光通訊網評選為 “2016年激光年度十大進展”和2017年團隊 “基于二維材料可飽和吸收體的鎖模光纖激光器”研究在中國科學院科技戰略咨詢研究院公布的《2017 研究前沿》中被列入物理學Top 10 熱點后，2018年課題組再度在黑磷精準藥物控釋系統治療癌癥方面取得新突破。

堅持沿著新材料與光電工程的學科交叉之路做引領式創新，年輕的80后教授、深圳大學博士生導師張晗，與其團隊在鎖模激光和黑磷研究上已取得多項重要突破。

多學科交叉，為科技創新引來源頭活水

張晗1984年出生于湖北省黃岡市，2006年、2010年分別在武漢大學、新加坡南洋理工大學獲得學士和博士學位，2013年成為深圳大學特聘教授?，F任深圳大學黑磷光電技術工程實驗室主任。

他是中組部青年 “千人計劃”、教育部“新世紀優秀人才”、2014年湖南省 “杰青”、2016年廣東特支計劃 “青年拔尖人才”、2016年深圳市海外高層次引進人才和2017年深圳市 “青年科技獎”獲得者，是深圳市孔雀創新團隊負責人。社會職務還包括：兼任民盟中央委員、廣東省政協委員、深圳市政協委員、多個SCI期刊副主編/專題主編、中國激光青年編委會秘書長等。

攻讀博士后期間，張晗萌生了將新材料與光電工程相結合的想法。“當今世界，單一領域的知識已難以支撐高水平的創新活動。迫切需要我們研究與構建知識自由融合與跨領域交叉的科研創新?！彼f。

多年來，張晗主要從事二維材料光學與生物光學研究，并已取得一定的成績。首先，在二維材料鎖模器件的設計與應用方面，他在國際上首次實現了二維材料鎖模器件設計與應用，為超快激光技術的發展打下重要基礎，這一新進展也得到了國內外廣泛關注、跟蹤及引用，被認為將 “引領 ‘二維材料超快非線性光子器件’的研究方向”。其次，實現二維材料全光信號處理技術，并研制出具備品質因子高、轉換效率高、速率快的全光信號處理器件，由此為克服傳統電子信號處理存在的大功耗、處理速度較低等技術瓶頸，提供了新的解決方案。全光信號處理技術被認為是未來寬帶通信網最具潛力的新一代光交換技術。第三，構筑了新型的黑磷光信息功能器件，開辟了黑磷在生物光子學的新應用。

依托這些研究，張晗已發表SCI論文200余篇，其中以第一作者或通訊作者發表SCI一區論文70篇，封面論文30篇，2篇論文入選中國百篇最具影響國際學術論文，28篇論文引用過百次，高被引論文39篇。2018年入選中國高被引科學家。

做引領研究，成黑磷醫學研究的拓荒者

張晗是國際上較早開始石墨烯研究的學者之一，是 “深圳首個石墨烯團隊”負責人，成果豐碩。

2012年，張晗自國外歸來。兩年后，一種類石墨烯的新型二維材料 “黑磷”引起了他的注意?！盁o帶隙的能帶結構一度限制了石墨烯在光電領域的應用。”張晗說，“黑磷”擁有可控調節的能隙，可將電子信號轉成光信號，具備一些石墨烯所不具備的特性，也因此被視為新一代超級材料。

張晗率隊挺進 “黑磷”研究領域時，國際上的相關研究也才剛剛起步。經過團隊成員一路上的攻堅克難，他們在很短的時間里便成功探索出了針對 “黑磷”的液相制備新方法，揭示了 “黑磷”獨特的層數依賴拉曼特性和非線性光學特性，還利用黑磷實現了對光纖激光器的鎖模，在 “薄層黑磷的大批量制備”上獲得突破。成果一經公開便立即引起了國內外材料學領域的廣泛關注。

張晗說，他們就是要做前沿性的研究，要做創新的 “領跑者”，而不是始終跟在國外同行的后面 “跟跑”。

“理論研究只有轉化為生產力，才有它的價值。”張晗說。為此，他很注重將研究成果應用于實踐，目前其團隊已在黑磷生物醫學新應用上取得持續性突破。

張晗介紹，黑磷獨有的生物相容性和可降解性，使其成為優秀的智能光響應生物醫藥材料。它在生物醫學領域有三大潛在應用方向：藥物載體、光熱療法及光動力療法新材料、腫瘤的光聲成像。

“作為藥物載體，二維黑磷納米片的載藥效率可達950%，并且藥物通過非化學鍵吸附到黑磷納米片時，藥物的活性、靶向性都不受影響，保證了它作為藥物載體的基本要求?！睆堦险f，作為藥物載體，黑磷可用于肝癌、乳腺癌、肺癌等實體瘤的治療。通過納米材料在實體瘤中的EPR（增強穿透及滯留）效應的被動靶向，以及對黑磷表面進行修飾后的主動靶向，可以將藥物精確地運送到腫瘤內部，實現腫瘤的靶向治療。同時，將藥物負載在黑磷納米片中，可有效降低血液中的藥物濃度，從而降低藥物的副作用。另外，由于黑磷納米片本身還可穿透血腦屏障，它也有望將特定的藥物運載到大腦實質，從而在腦部腫瘤的治療中發揮作用。

如今，癌癥嚴重威脅著人類生命健康。

為了在這一領域有所貢獻，張晗帶領團隊與深圳市人民醫院、瑞典卡洛琳斯卡醫學院Yihai Cao教授團隊開展了合作研究。通過采用非接觸式探頭超聲液態剝離方法，團隊成功制備了高質量二維層狀磷烯納米片，并與抗癌藥物一起集成到生物可降解溫敏水凝膠材料中，制備出智能黑磷水凝膠材料。該材料可以通過無創方式注射到體內腫瘤組織，在近紅外光的照射下，材料內的黑磷能夠產生局部高熱，這些熱量一方面可以用于腫瘤的光熱治療，另一方面也能夠驅動藥物的釋放。并且，釋放藥物的速率，可以通過激光的光場強度、照射時間、黑磷濃度等多種參數進行自動、可控的精確調控，最終達到治療腫瘤的效果。

“術后該材料會自動降解為天然無毒產物，可以避免相應的副作用，極大地改善患者的生存質量?！睆堦险f。同時他欣慰地表示，這有望為癌癥的治療提供新的思路和視野，該研究成果的成功臨床轉化，將加快人類治愈癌癥的進程。

產學研結合，使科學研究做到“頂天立地”

為使科學研究做到 “頂天立地”，張晗很注重產學研的結合。他希望團隊能在基礎研究、技術專利和產業化方面均有所涉獵，都能開花結果。

“求木之長者，必固其根本。”基礎研究，正是科技創新的根本。在 “孔雀計劃”團隊的申請過程中，曾有評委建議張晗的團隊 “加快市場轉換突破”，但張晗卻表示自己更希望團隊先關注 “難啃的骨頭”，也就是基礎性的學術研究。

“科學家需要在幕后承擔更多的使命?！彼f。

與此同時，他也希望通過高校與企業的項目合作、共同研發等多重模式，讓科研腳踏實地，落到實處?！捌髽I在生產過程中遇到的困難，可以借此得到更好的解決。產學研結合，也將使科研更接地氣，助力產業更迅速地實現優化升級、更新換代?！?/p>

近年來，除了瑞典卡羅林斯卡醫學院、深圳市人民醫院，張晗團隊還與哈佛大學醫學院等諸多國內外頂尖醫學機構建立了合作關系，現有多學科背景的團隊成員40余人。

2017年1月20日，張晗團隊與杰普特光電工程中心達成合作研發意向，雙方將攜手推進 “基于二維材料可飽和吸收體的鎖模光纖激光器”原型機的研制、技術推廣及產業化。團隊的產學研結合之路，“蹄疾步穩”。

作為一名大學老師，還有一件事令張晗倍感欣慰，也就是為國家培養了一批優秀的創新和適用人才，“我相信，假以時日，他們一定會在各自的崗位上成長為各自行業里的科研中堅力量?！?/p>