【今日师大人】探精微以致广大！走进钟建强教授的科学世界

头发丝，大约是肉眼可见的极限，它的直径约100微米。最小分子的尺寸大约只有头发丝直径的十万分之一，它们在发生着“神奇”的反应。如何才能捕捉到这些微粒的行为活动？走进物理学院“超高真空红外反射吸收光谱实验室”，钟建强教授正带领着团队为此努力。

打开氩离子枪，对着样品表面不断重复“离子溅射-高温退火”的实验步骤，去除任何可能干扰实验的杂质，直至获得原子级平整且干净的样品表面……团队成员全神贯注，一丝不苟地进行着实验操作，目的正是为了更好地观测在表面吸附分子的微观活动。“在仪器腔内的超高真空环境中，可以大大减少分子与空气中的杂质或水汽发生反应的可能性，这种极端清洁的条件能更精准地观察到样品表面分子吸附的实际过程。”钟建强介绍，利用红外反射吸收光谱，实验人员能够监测到分子的振动频率、化学键信息等特征，从而深入研究分子在固体表面上的吸附、解吸及反应等动态行为。这类实验对于理解表面物理结构和化学催化反应关系有重要意义。钟建强说，这种利用表面科学技术手段原位观察材料表界面原子和电子结构的研究虽属于基础科学，但却非常重要，可能的应用范围涉及量子、能源材料、芯片器件等领域。

作为深耕基础研究领域的学者，钟建强一直致力于探寻功能材料表界面发生的原子级别的奥秘，带领研究团队在国家重大需求牵引下开展自由探索。加入杭师大四年，钟建强已主持2项国家自然科学基金项目及高层次留学回国人员在杭创新创业项目等，入选浙江省海外高层次引才计划项目，并作为第一作者或通讯作者在Chem. Rev., Nat. Comm., Adv. Funct. Mater., Angew. Chem. Int. Ed., Nano Lett., ACS Nano等国际著名学术期刊发表多篇论文……但是他却说，自主的学术工作才刚刚开始，他期待自己能像物理学院的院训所要求的那样，“格物穷理，明德笃行”，在科研道路上做出更多学术成果。

自行设计和研发实验工具

实验设备是科学家的“眼睛”，在新加坡国立大学、美国布鲁克海文国家实验室以及德国弗里茨哈伯研究所十余年的科研经历，钟建强对设备搭建有了深刻体会。他表示，要进行原创性研究，不能仅依赖商业化设备，必须根据科研的具体需求，自行设计和研发原创的实验工具。

于是在2020年回国加入杭师大物理学院后，钟建强除了开展日常教学，还将其余精力和时间投入到搭建自己设计的超高真空红外反射吸收光谱实验室。他表示：“其实红外光谱是一项传统的技术手段，但具有强大的分子键分辨能力和极高的探测灵敏度，可以深入研究界面上表面分子振动频率和强度变化。我们搭建的超高真空红外反射吸收光谱系统, 不仅具备原位样品制备和表面表征功能，还能实现红外光偏振可调和时间分辨，同时，它做够在光场，电场和热场环境下样品的原位表征，这在同类型实验装置中具有一定独特性和创新性。为表面物理和物理化学的研究提供更多的实验方式。”钟建强说，“搭建一流实验设备是我心中的目标，这也是一项极限挑战，需要持之以恒的努力和磨炼。”

为了将心中想法变为现实，他从一个空白的实验室起步，带领团队一步步将设计图纸变成实际，“设备上的每一颗螺丝，每一条电缆，每一个组件都是我们组装上去的。这让我们团队对实验设备和实验室特别有亲切感和归属感，大家愿意花时间‘泡’在实验室里。”钟建强说，在搭建实验设备的过程中，团队也会遇到一些状况，比如实际生产出来的组件和设计图纸不一致，某些部件验收不达标，生产进度延后等等。作为团队主心骨的他，不仅要自己想方设法解决这些问题，还要鼓励团队成员，“其实这个解决问题的过程也是不断学习和加深了解的过程，当把每一个细枝末节的过程都摸清后，你会发现科研设备的设计并非高不可攀，它们其实也都是各种各样的小步骤、小部件、小技术堆砌起来。”

学生成长道路上的良师和益友

为了将自己在科研实践中积淀的技术、经验和心得原原本本地传授给学生，钟建强始终坚守在科研的第一线。“钟老师会特别频繁地出现在实验室，他和我们一起参与到研究的方方面面。”研究生蒋亚龙深有感悟，已是研究生三年级的他至今仍记得，刚读研一时，每一次操作实验，钟老师总是在旁边陪着他一起进行，“在钟老师的指导下，我逐渐养成科学的思维模式。有时候做实验久了难免感到枯燥和迷茫，当感觉自己做出来的数据没啥意义时，我就喜欢找钟老师聊聊天，他看问题的视角和方法总能重新激活我已经停摆的思考。”

事实上不仅是蒋亚龙，钟建强的专业技能和科学素养也感染着团队的每一个学生。学生们在自己的课题里不断钻研，“在我们实验室里原创的氛围特别浓厚，大家会根据研究的需要在老师的指导下自主设计一些实验，以期能得到新的科学发现。”23级学生李林勃说，“我们非常乐于自己动手，大家的样品台都根据各自研究的需要进行了特别改进。比如我手中的这个样品台，我们测试多种性质的材料后选用了钼金属，同时进行了特别的结构设计，它不仅升降温极快，而且兼具多电极测量功能，非常适合我目前开展的实验，这也算是我们根据自己科研的具体方向研发的实验设备吧。”

“基础研究是一个长期积累的过程，需要一颗耐得住寂寞的心，要对自己的研究拥有持之以恒的专注，才能在成果出来前的很长一段时间坚定前行。我的老师是这样教给我的。我也想这样教导我的学生。”钟建强表示，只要学生有疑问，他都会耐心地解答。“我期待他们可以做得比我更好，只有这样，才能推动科研一步一步向前进。”

尤为值得一提的时，除了带领研究生做科研，钟建强同时还肩负着本科生的教学。他一直担任着《大学物理实验》、《材料物性表征》等本科生课程教学工作，在他的课上，不仅给同学们带来专业知识，更是穿插着最前沿的科研成果、视野和方法。钟建强说，“上本科课程的很多同学以后可能不会从事物理研究，但是不管大家以后从事什么职业，我觉得物理的思想、科学的逻辑和思维方式对大家都有益处。”

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