在科研路上追光而行
——記中山大學材料學院副教授王夢曄

倪海波 劉玉杰

在300多攝氏度的密閉容器內，熱氣彌漫，底部濃稠的液體不停地翻滾，在高溫的蒸騰下上升。容器上方的溫度要比底部略低一些，當液體從底部升騰到溫度低處時，便會析出純凈無瑕的晶體。循環往復的冷熱對流使得晶體不斷生長，在容器內生長出或透明或五彩斑斕的耀眼寶石。

長大的透明晶體有棱有角，在燈光下折射著柔和的光，光里有一個女子溫柔堅定地微笑。中山大學材料學院副教授王夢曄一直以來專注于半導體材料的催化和晶體生長，為了讓自己的研究成果能夠解決國家在半導體及能源領域的問題，數年來，王夢曄苦學深造，上下求索，多次在專業領域獲得重要發現和突破。

銳意求學，得遇恩師

一直以來，王夢曄給人的形象都是溫和優雅、平易近人，但與她合作的人都知道她是一位心志堅定、勤奮忘我的科學工作者。2006年，懷揣著對物理化學的熱愛，王夢曄踏入了廈門大學的大門。這座由愛國華僑領袖陳嘉庚先生一手創辦起來的學校，自1921年成立開始，就以“南方之強”聞名于世，陳景潤、余光中、張高麗等學術名人皆出于此。在濃郁的文化氛圍中，她邁著堅定的步伐走進了廈門大學的王牌專業——化學系。

王夢曄

進入廈門大學的王夢曄，很快就感受到了學術殿堂的宏偉和耀眼，積極地迎接和樂觀地享受著每一個可以鍛煉科研能力的機會。廈門大學學術風氣濃厚，注重培養學生的探索精神和創新能力。為了鼓勵更多學生積極參加科技學術活動，學校創立了“化學人才培養基地育苗基金”，用于資助學生參加課外科技學術活動。王夢曄獲得了育苗基金的支持，加入了林昌建教授和孫嵐副教授的課題組?！皟晌焕蠋熀惋L細雨式的引導方式給了我在科研方面很大的信心和幫助，而老師們嚴于律己、寬以待人的處世態度也讓我受益匪淺?！睂τ趦晌焕蠋煟鯄魰弦恢睉阎鄮熞嘤训母屑ぶ?。

2013—2015年，王夢曄前往美國佐治亞大學材料科學與工程學院進行博士聯合培養。在那里，她碰到了另一位對她影響深遠的老師——林志群。林老師積極主動的研究態度讓她產生了對科研知與行的思考，“經常有學生不停地做實驗，但卻很少去思考，這是一種思維的惰性”。帶著這個感悟，王夢曄接受了嚴格的科研邏輯訓練，這對她之后的科研工作起到了很大的推動作用。

學如逆水行舟，不進則退。為了進一步豐富自己在物理化學領域的知識，2016年，王夢曄前往香港理工大學做博士后研究。在合作導師柴揚的指導下，她將物理與化學交叉，利用二維材料提高了催化劑的抗光腐蝕性能，研究了提高催化劑穩定性的機制，并將成果發表在JACS雜志上。對于王夢曄來說，這是自己科研生涯中的一個重大進步。

挑戰科研難題

結束博士后的工作，王夢曄選擇進入中山大學材料學院，既堅持原來的催化方向的研究，又開始了氧化物晶體生長的新課題，這在她看來是挑戰也是機遇。一方面，在晶體生長方面她的經驗不多，而且傳統方法難以獲得大尺寸晶體；另一方面，學校有先進的實驗設備和專業的工程師團隊，又讓她備受鼓舞，可以學習新的知識和探索新的問題。在來到中山大學的兩年時間內，她組建了自己的研究團隊，包括3名碩士、2名博士、1名博士后，目前團隊的工作正在一步步按照她的規劃開展。

如今王夢曄的研究方向主要包括半導體晶體生長技術及半導體的催化機制。關于研究內容，王夢曄解釋道：“半導體材料是一種可在極端條件下使用的先進功能材料，半導體晶體生長主要是通過高溫高壓的水熱環境促成高純度晶體的生長；而半導體催化則主要利用半導體催化過程中的化學變化建立半導體材料結構與光催化效率間的關系，闡明催化機制?！?/p>

一直以來，尋找高效、穩定的共催化劑材料是光催化領域的研究重點。近年來二維碳化物材料（MXene）Ti3C2因具有良好的金屬導電性、親水性、大量的暴露金屬位點以及合適的費米能級位置而被普遍認為是一種理想的共催化劑材料。然而，負載后的Ti3C2以何種形式存在、Ti3C2到底如何提高半導體光催化活性等，都是學術界亟待闡明的問題。王夢曄所在的團隊研究發現，Ti3C2對半導體光催化性能的提升主要歸因于Ti3C2衍生石墨烯量子點，而不是學界一向認為的Ti3C2本身。他們通過HF刻蝕法制備分散的二維Ti3C2，并將其與物理化學性質穩定的La2Ti2O7納米片結合制備了Ti3C2/La2Ti2O7復合材料。拉曼光譜、固體核磁等實驗結果表明在氫氟酸刻蝕剝離Ti3AlC2制備Ti3C2的過程中，氟離子與Ti發生反應，使得Ti3C2表面留下不飽和碳鍵，這些碳鍵通過相互作用生成具有π共軛結構的石墨烯量子點。而這些量子點在后續的反應中，也一直穩定存在于復合材料中，成為光催化性能提升的主要因素。該研究成果被發表在Angew. Chem. Int. Ed雜志上，并被評為VIP文章，它為理解Ti3C2如何提升光催化活性提供了新的視角，同時為重新理解MXenes在不同領域應用中所起的作用提供了新思路。

在半導體的催化方面，王夢曄也一直在持續不斷地深入研究著。2019年，她和香港理工大學應用物理系柴揚教授的課題組聯合進行了有機-無機雜化鈣鈦礦CH3NH3PbI3材料的研究。他們利用有機無機雜化鈣鈦礦CH3NH3PbI3的壓電特性，通過引入一種交變的外部力學效應，在鈣鈦礦內部構筑出更有利于電荷分離的瞬態內建電場。這個內建電場驅動光生的空穴和電子往相反的方向遷移，從而顯著地提高了鈣鈦礦的催化效率。這項研究成果拓展了鈣鈦礦CH3NH3PbI3的應用，也引發了為何CH3NH3PbI3可在光催化過程中維持穩定的思考，該項目的研究成果也被發表在了Adv. Energy Mater雜志上。

“享受探索的過程”

在十多年的求學和研究生涯里，王夢曄不僅豐富了自身的專業知識技能，還積累了很多關于科研的思考。她清楚我國對于半導體的研究起步要晚于國外，因此更加希望能夠通過自己在科研和教學方面的努力追趕并超越國外的研究進度。如今她在中山大學教授無機化學實驗、物理化學實驗等課程，并深切地渴望學生們能夠在專業領域深入研究下去，為我國的物理化學發展做出貢獻。

王夢曄深知只有沉下心來享受探索的過程，才能在科研的道路上走得更遠。為了讓學生們真正喜歡所學的課程，她將以往學習經歷中老師們對自己諄諄誘導的教育方法應用到教學工作中。“我要求自己用比較簡單的語言講授復雜的專業知識，讓學生盡可能地理解項目內容。”在談及學生的學習態度時，她說：“我希望他們享受研究的過程，而不是以結果為導向?！痹谒磥恚挥袑W生真正愛上這個專業，才會有勇氣去翻越科研道路上的一座座山丘，這是因與果的問題。

擁有一顆純粹專注的內心，經歷高溫高壓的磨煉，這是對高純度晶體的生長要求，也是王夢曄科研之路上必須要保持的品質。對半導體催化和晶體生長的研究還有很長的道路要走，作為一名年輕的科研工作者，王夢曄心中的那束科研之光永遠不會消失。無論未來有多少艱難，她都會朝著光的方向繼續走下去。