新華社北京12月9日電 12月9日,《新華每日電訊》發表題為《半輩子跟“危險”打交道,這位院士有點“瘋”——陝師大前校長房喻“頂天立地”做科研,帶領團隊屢屢打破國外技術壟斷研發出國之利器》的報道。
痴迷科研的人,多少會有點“瘋”。
為了研究爆炸物敏感材料,出差途中,一看到嗅爆犬,房喻就跟著跑,觀察犬的行為。在實驗室,他舉著臭襪子,託著爛蘋果,跟學生一起排除“異味”干擾。經過20餘載持續攻關,房喻團隊打破國外技術壟斷,研製出具有國際競爭力的爆炸物探測裝備。“只要接觸過爆炸物,哪怕清洗兩三天,也能瞬時測出。”
面對入選中科院院士的喜訊,採訪開始前,房喻就建議我們不要過分強調院士頭銜。“我更看重老師這個身份。”
房喻(左二)在學術上對學生要求非常嚴格,但他同時又很尊重學生,常常強調師生在人格上是平等的。圖片均由受訪單位提供
身為老師,房喻願意花更多的錢,讓學生睡臥鋪、坐動車去參加學術論壇,以示對科研的敬重;在他的鼓勵、推薦下,從陝北溝峁間走出的農村學生賀美霞,如今“長”在了諾貝爾獎獲得者實驗室……
“我願一輩子做老師。”這位陝西師範大學前校長說。
用技術感知“危險”
數秒內檢出“裝過爆炸物後,清洗40多次的容器”“接觸過爆炸物,清洗2到3天的手”
掃雷、反恐、尋找爆炸物、監測危險化學品……過去20多年,房喻的研究一直和“危險”密切相關。他的“職業病”,是喜歡在科研上“冒險”一點。
比如2004年,他出差到澳大利亞,在墨爾本機場偶遇了七八隻正在執行公務的嗅爆犬。與別人緊急避險、繞道而行不同,48歲的房喻習慣性地追了上去,跟著犬跑。
“我想得很簡單,就是想看清楚嗅爆犬,到底會對哪些氣味警覺。”房喻說,“我們的研究,離不開對危險‘氣味’的探測,但我們很難接觸到嗅爆犬。機會難得,就顧不了那麼多。”
房喻的研究,實際上是研發替代“嗅爆犬”的“智慧狗鼻”,即微痕量物質的氣相探測技術,以實現對各類危險物質如爆炸物、毒品等的高靈敏度探測,其中核心技術是感測器。
房喻團隊研發的“SRED-DT爆炸物探測裝置”在使用中
“感測器是一個技術含量非常高的領域。我國民用感測器市場70%以上的份額,被國外產品佔據。”房喻介紹,“早在上世紀90年代,美國在全球率先啟動了‘電子狗鼻’計劃,逐漸形成了技術壟斷,並控制了相關產品的全球定價權。一臺重量不足1公斤的裝置進口到國內,售價達42萬元,幾乎不講價,我們毫無話語權。”
與此同時,隨著國家經濟社會發展和持續擴大開放,地鐵、機場、國際會議、重大賽事等安保要求也越來越高,國產技術卻捉襟見肘。嗅爆犬作為傳統探測方式,不僅成本大,且準確率不高,還面臨“生老病死”的難題。“我們深感核心技術必須掌握在自己手裡。”
週期太長、投入太多、風險太大……感測器研究,沒有捷徑可走,少則十幾年,多則數十年。1998年回國就職於陝西師範大學後,在當時樓道里還經常“濃煙滾滾、氣味撲鼻”的實驗室條件下,房喻帶著學生開始破解感測器“薄膜熒光探測”技術之謎。
在許多學生的回憶中,房老師實驗室的燈光,常常亮至晚上10點。即便是除夕之夜,也要師母大駕光臨,才能把他從實驗室請回家過年。“房老師的春節,往往只過一天,大年初二就回實驗室了。”學生丁立平說。這在房喻看來卻很正常,因為“教授一定是走得最晚、來得最早的那個人。自然科學必須要踏踏實實,做好每個環節,玩不得虛的。”
疊層式感測器件
與專業嗅爆犬“氣味識別”的工作模式相似,熒光探測也是基於嗅覺,但需要在“敏感薄膜材料”上取得突破。為了排除“異味”干擾,房喻舉著臭襪子,託著爛蘋果,和學生一道做分析實驗。
2010年,時任陝西師範大學校長的房喻,拒絕了前往知名985高校的“升職”機會,原因很簡單,“我一旦走了,感測器的研究有可能全部荒廢”;2014年,他又堅決“請辭”,從校長職務上退了下來。“說實話,這些對我的吸引力沒那麼大。我想把時間騰出來,趕緊將計劃中的研究做好,這也是我回國的初心。”
“化學講變化,重轉化,如果思維僵化,可能一事無成。”正是在不斷求變、反覆試驗的“化學”思維引領下,房喻帶領團隊,從領域幾乎公認的共軛高分子路徑毅然轉向小分子,成功實現了對敏感材料技術的突破。在感測器硬體結構方面,首創了疊層式薄膜感測器結構,打破了波導管結構一統天下的局面,研製出真正屬於中國人自主製造的隱藏爆炸物熒光氣相探測技術和裝備,實現了對30餘種常見制式、非制式爆炸物的超靈敏、高選擇和快速探測,探測範圍之寬、靈敏度之高、速度之快,均達到世界先進水平。
2014年,房喻團隊研發的“隱藏爆炸物超靈敏探測裝備”正式問世,在爆炸物探測種類、敏感器件使用壽命等關鍵指標上,均對國外同類儀器實現了超越。“即便裝過爆炸物的容器清洗40次以上,接觸爆炸物的手清洗2到3天,我們的技術都可在數秒鐘之內,將其檢測出來。”房喻說。
房喻團隊研發的爆炸物探測儀
G20峰會、博鰲論壇、上海進博會、港珠澳大橋通車典禮……當房喻團隊研發的效能更好、價格更低的“中國智造”產品,陸續在一些重大場合發揮安保作用時,他們已開始新的求索之路。
“我們的研究理念是高技術應用牽引基礎研究,基礎研究支撐高技術應用。”房喻說。在前期研究的基礎上,團隊馬不停蹄,又開創性地將多維資訊用於毒品的區分探測,先後研製出一系列效能優異的毒品探測熒光敏感薄膜材料,在國際上率先實現了對冰毒、搖頭丸、K粉、芬太尼等重要毒品蒸汽或顆粒物的靈敏、可逆和快速熒光探測。
如今,整機重量只有450克的手持式毒品薄膜熒光探測儀,已在我國禁毒一線投入使用。民警在不開包的情況下,利用這種“緝毒黑科技”就可知曉包裹內是否藏有毒品,響應時間不超過10秒鐘。
“頂天立地”做科研
安保領域的技術也能用於肺癌診斷,讓研究為國家、社會、百姓作出貢獻
“雖然我難以想象我們一介儒生能影響多少國運……但我們如果在國外拖延,目的只在逃避,就似乎有違良心。我們衷心還是覺得,中國有我們和沒我們,總會有些不同。”1947年,著名科學家黃昆在寫給楊振寧的信中如此寫道。黃昆回國後,成為中國半導體學科的一代宗師。
半個世紀後,在大洋彼岸的英國蘭卡斯特大學,拿到博士學位的房喻,面對留英還是回國的兩種選擇時,腦海中不止一次回想起黃昆先生的這句話。
房喻在實驗室
1978年,“科學的春天”來臨,房喻作為恢復高考後的第一屆大學生,考入陝西師範大學化學系學習,畢業後留校任教。1992年,36歲的房喻自費出國留學,讀書深造。身處異鄉6年,在學業上“只爭朝夕”的房喻,深感國家在高科技領域與西方發達國家差距甚大。
“在英國時,我的房東是一位香港同胞,他曾給英國人做過海員,備嘗受制於人的屈辱,所以他特別希望祖國能強大起來。”房喻回憶說,“當我決定回國時,很多人反對,覺得不可理解,但這位香港同胞,很堅定地支援我,希望我回去為國家做點事。”
深受觸動的房喻,放棄了優厚待遇,在同胞的目送中,踏上了歸國之路。
回到祖國,回到大西北,回到母校陝西師範大學。生活清貧、經費有限、人才稀缺……房喻和一群紮根西部的教育者共同“抱道不曲、擁書自雄”,開始了感測器事業的拓荒之路,“為子孫後代、國家繁榮進步做點事”。
經過二十餘載的持續攻關,房喻團隊目前研發出具有我國完全自主智慧財產權的薄膜熒光感測技術體系。除了在安保、緝毒等領域大顯身手外,團隊還在拓展薄膜熒光感測技術的應用場景,如環境質量、食品安全、油氣勘探、疾病診斷等“硬核”領域。
房喻團隊合影
以疾病診斷為例,飽和烷烴是一類重要的訊號物質,在消化系統疾病特別是肺癌的早期診斷中具有重要意義,但飽和烷烴化學性質穩定,缺乏光電活性,導致高靈敏探測十分困難。
房喻團隊透過感測物質創新、薄膜結構最佳化,最終實現了對飽和烷烴的氣相高靈敏選擇性快速識別和檢測。
“科研要立足學科實際,面向國家建設需要,著眼國計民生,從源頭上解決真問題,滿足真需要。”房喻認為,“化學學科的特點決定了化學研究是能夠頂天立地的,是可以對國家、社會、百姓作出貢獻的。”
一次“失敗”的實驗經歷,讓學生彭軍霞對房喻所說的“頂天立地的科研”有了更深切的理解。
2007年,房喻的博士生彭軍霞在做選擇性膠凝實驗時,預想的油水分離結果並沒有出現,“兩種物質竟然神奇地融合了”。檢查流程,推倒重來,反覆試驗,結果照舊。因為拿不到理想的實驗資料,不明白“失誤”在哪裡的彭軍霞焦頭爛額。
房喻學生彭軍霞等人研製的熒光染色輕質高強材料
房喻在確定彭軍霞的實驗流程、資料沒有差錯後,敏銳地意識到,這是個“新技術”,有可能解決國家正面臨的材料領域的卡脖子難題!
沿著彭軍霞的“失誤”,團隊順藤摸瓜,在國際上首次研製出小分子膠凝劑穩定的凝膠乳液。
“利用我們的凝膠乳液模板法制備的高分子泡沫材料,兼具了輕質、高強兩大優勢,實現了品種和工藝的雙重創新。”彭軍霞說,“以前我們製作此類泡沫材料,必須依靠化學發泡、物理發泡或玻璃微珠填充等國外原創的技術。”
將分子凝膠引入推進劑的研製,解決航天界公認難題;建立公斤級多相雲爆劑,破解我國高能材料製備技術困境……在房喻的啟發、指導下,劉凱強、彭軍霞和團隊成員以一次“失敗”的實驗為起點,連續攻克多個研究瓶頸,正陸續破解我國在航天、航空、深海、汽車製造等領域面臨的材料困境。
“如果不是房老師及時點撥,我可能就放棄了,不管了。我們天天泡在實驗室,難免‘只拉車不看路’。”彭軍霞說,“房老師說的‘頂天立地’,就是說科研工作者一定要有家國情懷,雙腳踩在地上時,兩眼還要盯著天上,只有明白國家和社會的需求在哪裡,科研才有大格局。”
房喻學生彭軍霞等人研製的輕質高強材料
在房喻團隊的實驗室牆上,掛著一張《中國智造2025》全景圖,從國家政策到戰略任務再到重點發展領域,全都一目瞭然。每天,正是在這張全景圖的“注視”下,已經滿頭白髮的房喻,仍然“只爭朝夕”,和學生一道忙碌在實驗室中,從酸到鹼,從燒杯到試管,從無機到有機,在略顯“枯燥”“繁瑣”的科研工作中,這張全景圖,正是他們全力奔赴的“星辰大海”。
“勤於治學,更重育人”
郵件“轟炸”,推薦學生進入諾獎得主實驗室,房老師最盼學生們能立大志、擔大任
1956年,房喻出生在陝西臨潼一個普通的農村之家。從農村娃到大學教授,房喻靠知識改變命運,因此深知教育之神聖,也更明白“教師”二字的分量。
房喻給學生指導授課
房喻的教師經歷始自1975年。1974年,成績優異的房喻高中畢業;一年後,他到家鄉一所小學初中一貫制學校做起了民辦教師。1977年,高考制度恢復,房喻考入陝西師範大學,如願以償被第一志願化學專業錄取,本科畢業後,得以留校任教。
在許多學生眼中,房老師“勤於治學,更注重育人”。
直到今天,每日離校前,房喻的最後一項工作,依然是去實驗室為學生們答疑解惑;每次開組會,他認真到連學生PPT中的格式、標點符號都要一一審閱、糾正;學生的每篇論文,房喻要親自審三遍,才允許投稿。“前兩遍檢查實驗和資料,最後一遍確保行文準確流暢。”
“房老師在學術上要求特別嚴格,很多時候都是親自示範。他用‘鐵人精神’和‘雷鋒精神’要求我們在學術上多下功夫。”學生劉靜說,“但他同時又很尊重學生,常常強調師生在人格上是平等的。”
課堂之外,房喻和他的學生是好朋友,是“君子之交”。
比如,房喻願意花更多的錢,讓學生睡臥鋪、坐動車去參加學術論壇,以視對科研事業的尊重。彭軍霞人生中第一次吃西餐,就是房喻請的客。“房老師想用那頓飯告訴我,長見識不光靠專業學習,更要努力去認識世界的廣博。”
房喻的學生賀美霞,來自陝北農村,如今在法國諾貝爾獎得主的指導下獲得了博士學位。對這位農村姑娘來說,能夠師從諾貝爾獎得主,曾經“想都不敢想”。
為了把不可能變成可能,房喻親手指導賀美霞寫申請材料,給對方實驗室的教授寫了五六封電子郵件,推薦自己的學生。在房喻的鼓勵、推薦下,不到一年時間,從陝北溝峁間走出的賀美霞,在諾貝爾獎得主的實驗室站穩了腳跟。
房喻和學生在一起
“我跟學生說過,只要經過嚴格的學術規範訓練,到世界上任何一個頂尖實驗室都不會丟人。我如此支援賀美霞,就是為了給後面的學生樹立一個榜樣。”房喻說,“很多學生尤其是農村來的學生,往往缺乏自信,我作為老師,就是希望他們能敢想敢做,樹立更高更遠的人生目標,將來走向社會後能夠為家庭、民族、國家,乃至人類承擔起更大的責任。”
“抱道不曲、擁書自雄”,這是陝西師範大學的學風。建校70多年來,這所師範院校為我國西部地區培養了大量教育人才,譜寫出“紮根西部、甘於奉獻、追求卓越、教育報國”的西部紅燭精神。
在房喻這束“燭光”的照耀下,丁立平、劉凱強、劉靜、彭軍霞等眾多房喻的學生,已經走上了教師崗位,繼續紮根西部,潛心育人,他們正在用自己的“燭光”,照亮更多學生的成才之路。
“十載風,十載雨,十年樹木,十萬棟樑。”2009年,身為校長的房喻,曾積極響應一線教師的建議,在學校新校區的空白地帶,種下了一棵又一棵果樹,以期讓學生“多識於鳥獸草木之名”;如今,春來時,這裡桃李爭豔,入秋後,此處群英滿園,就像房喻和他的學生,以及學生的學生,一代又一代……