少年化學家養(yǎng)成記

曹宜力

“變化的科學”

化學從字面意思來看，指“變化的科學”。它是在原子、分子水平上研究物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、轉(zhuǎn)化及其應用的基礎自然科學。化學反應伴隨著新物質(zhì)的生成（生成物）和舊物質(zhì)的消失（反應物），例如木頭燃燒、鐵的銹蝕等。而化學家最重要的工作之一是化學合成，就是通過原子、分子間的不同組合，采用合適的化學反應途徑，去創(chuàng)制一系列用于改善人類生活和推動社會發(fā)展的新物質(zhì)。

在失敗中堅守初心

中學第一次上化學課，我就對它充滿興趣與好奇：為什么石蕊試紙遇酸變紅、遇堿變藍？進入大學，我選擇了冶金工程專業(yè)。當然，化學是基礎課之一——高性能鋼鐵的精準設計離不開化學中的一張張熱力學相圖。

有了之前打下的基礎，我真正從事化學研究是研究生階段參加的國家重大研究項目“稀土4f5d電子結(jié)構(gòu)的物性關聯(lián)”。

稀土是元素周期表中的鈧、釔（yǐ）和鑭系元素共17種金屬元素的總稱，是中國的戰(zhàn)略資源和特色資源。2016年，我開始圍繞稀土設計并合成新型零熱膨脹合金。零熱膨脹是指材料尺寸在一段溫區(qū)內(nèi)既不膨脹也不收縮。熱脹冷縮是正常的自然現(xiàn)象，所以要實現(xiàn)零熱膨脹這種反常規(guī)現(xiàn)象，化學創(chuàng)制是必經(jīng)之路。

化學是一門以實驗為基礎的科學。兩年內(nèi)，我們依照元素周期表嘗試了多種元素的組合，反復實驗。終于，2018年1月，大家在稀土鐵鈷合金（Ho2Fe16Co）獲得了迄今溫區(qū)最寬的零熱膨脹！直至現(xiàn)在，我依然記得發(fā)現(xiàn)當天的喜悅和激動。而這個發(fā)現(xiàn)也我讓真正明白：化學實驗失敗是常態(tài)，但只要堅持下去必將獲得最終的勝利。

成為化學家的必要準備

首先，我們要對自然科學有求知欲，對物質(zhì)變化感興趣。化學創(chuàng)制本質(zhì)是對新事物的探索，保持對未知的渴望會推動我們不斷向前。而且，發(fā)現(xiàn)本身就很困難，化學實驗更是常常失敗——零熱膨脹實驗失敗無數(shù)次后，支撐我們走下去的，正是求知欲和興趣。

其次，我們要專心學習基礎知識，拓展課外閱讀。一方面，化學專業(yè)知識非常重要，我們要注意基礎知識的學習，在實驗中理解化學變化。另一方面，我們要將所學知識運用到生活中，同時在生活中積累點點滴滴的化學，培養(yǎng)自己的化學思維，加強化學學習興趣，為創(chuàng)制出有益于人類生活的物質(zhì)作準備。不僅如此，適當?shù)恼n外閱讀也很重要——它有助于我們了解化學發(fā)展史，理解化學的意義，增強自身的歷史責任感。

此外，我們還要有意識地培養(yǎng)交流能力，積極鍛煉身體。重大的科學發(fā)現(xiàn)需要學術(shù)交流。我們可以在日常生活中培養(yǎng)交流能力，與老師、同學交流學習心得與疑問，更全面地理解基礎化學知識；可以通過實驗與自己交流，培養(yǎng)自己的耐心與細心，提高自己的定力；還可以通過閱讀化學雜志與作者交流，拓展自己的眼界……當然，學習之余也要堅持鍛煉身體，好的身體是進行一切科學研究的前提。

現(xiàn)在，尋找高效催化劑、室溫超導體和癌癥治療藥物等是化學領域充滿挑戰(zhàn)的前沿命題。化學世界充滿未知，希望你也有機會和我們一起，為推動社會發(fā)展貢獻力量！

（責任編輯 / 陳琛? 美術(shù)編輯 / 周游）