山重水复路漫漫——我们的纳米地学研究

发布者:徐月瑶发布时间:2019-05-23浏览次数:35

2017年,国际“纳米科学和纳米技术期刊”(Jour of Nanoscience and Nanotechnology)第9期,录用了我们3篇有关纳米结构稿件,并由“美国科学出版社”出版,杂志封面选用我们文章中的一张照片,是从百余张中层层筛选出来的。我们的纳米地学研究终于得到了国际纳米科技权威刊物的认可,这不由使我回望起我们进行纳米地学探讨所经历的这“山重水复”的漫漫路途。  


       我原本学的是石油地质专业,1960年毕业于南京大学地质系,留校任教后,主要从事区域地质、石油地质等宏观构造的教学和科研工作。而纳米是10-9米(微米的千分之一),对地质现象而言,属于超微观构造了。纳米科学是研究尺度在1-100纳米范围内材料的性质和应用。纳米物质由于尺寸极小,表面积大,表面能高等属性,会引起传统材料所不具备的奇异、反常的物理化学效应。
      1988年,我赴美国加州大学伯克利分校参加其国家自然基金研究课题,当时在不经意的情况下发现断裂带中的纳米结构,至今已30个年头了。其时所见虽是个例,可总想求个究竟,“求知是人的本性”么!此期间,国内外纳米地学研究尚未兴起,我回国后投稿国内一评论刊物的文章,编辑部硬性将纳米尺度的组构改为微米,申请科学基金纳米地学研究项目也无人理睬。因忙于教学和石油地质课题,纳米地质研究也只能零打碎敲地做点工作。

2003年退休后,我才有时间专注于自己想做的事情。但问题来了,我一无科研经费,二无研究生,如何运作呢?这要感谢舒良树、蒋少涌和琚宜文(北京中科院大学)等教授邀我参加他们的国家基金课题(我因是退休人员,在当时是不能单独申请的),并指派研究生协助工作。如所周知,新兴的纳米科学是一门综合性的交叉学科,研究中要多学科攻关,我是“求知若饥,虚心若愚”,从头学起——这需要感谢边立曽、张富生和郭万林(南京航空航天大学)等教授,他们分别细心教我识别纳米微体生物,透射电子显微镜纳米级衍射花样(SAED)和微/纳米尺度银纹结构(craze,仅出现在工业材料聚合物中,拟为地学中的新发现)等。


常言道,“一个篱笆三个桩,一个好汉三个帮”,在不同学科众多教授的帮教下,我们在各种断裂剪切带和三大岩类中均发现了纳米结构,已不是个例了。可没想到的是,投到国内外的稿件都退回来了。其中国外的退稿,因英语水平问题,未将纳米结构说清楚,还情有可原;可国内的退稿(还是权威刊物),竟把它说成“是灰尘,是污染物”,这种全盘否定事实的说法,令人难以接受。我们一贯的研究思路——4F(Fact、Formation、Function、Formulation),即事实观察——形成机理——功效作用——计算模拟,而需要分别解决的是:是什么——为什么——有什么用处——用什么表示,“事实”可是我们的根基啊!
      记得那是在2006年,恰好我在加州大学伯克利分校工作的“老板”王其允先生来宁讲学,我请他看了我们的研究资料,他直言道:“你在伯克利实验室看到的那些是纳米结构,而把这些都看成是纳米结构,是你眼睛老花看花了。”王老师是从台湾大学赴美获哈佛大学地球物理学博士、加州大学伯克利分校终身教授,我一直很敬佩他,很尊重他。他的一番话,深深刺痛了我的心,我辗转反思,彻夜难眠。诚然,做任何研究必须笃志不移,我坚信,“事物的根本内涵在于真实”,“事实是我们的太老师”,我也坚信“4F”的研究思路,从而更加激起“用尽毫厘,心穷筹策”,更加广泛地观察事实——这还要感谢年轻的陆现彩教授、朱文斌教授和李长江高工(浙江省地矿厅,教授级)都帮我出主意,我们以地质剖面系统纳米观测,高温高压实验纳米观测,请权威专家纳米观测等,尽量从多方面获得事实根据。
      不避难,不求易,心无旁骛,反反复复地,观测——验证——鉴定。通过48次电子显微镜观测,获得了500多张各种显微纳米结构影像。我如琢如磨地,甚至“吹毛求疵”地察看纳米结构,似乎“横看成岭侧成峰”,错落有致,奥妙无穷。“行成于思,毁于随”,让事实说话。我们不仅守住了“1F”阵地,还向“2F”和“3F”拓展。在纳米成矿(金属和非金属矿)、纳米成藏(常规和非常规油气藏)、纳米成震(同震和发震构造)诸方面均有所涉猎,有所发现。国内“Science in China(中国科学,2008)”和国外“Advanced Materials Research(先进材料研究,2013)”等,也刊出我们的纳米结构研究成果。我们(中科院大学琚宜文教授和我两人)曾于2013年申请召开了香山纳米科学研讨会。香山会议是受国家自然科学基金委等部委资助和支持的高层次的研讨会,旨在弘扬学术民主,促进知识创新,提倡学科融合,推进前沿研究。会后须将研讨的最新信息、观念和成果,悉数总结上报,以资决策参考。我们还于2015年和2016年两次举行中国纳米地球科学学术讨论会,并成立“中国地质学会纳米地质专业委员会”。需要特别指出的是,目前在我国从事纳米地质工作的人员,除了我年过八旬,都是60岁以下的中青年,我们中一无权威,二无院士,之所以能得到国家科委重视和召开全国性会议——这要由衷地感谢都有为(南京大学磁性纳米材料专家)、王德滋(南京大学岩石学专家)和欧阳自远(中国科学院地球化学研究所地球化学专家、中国探月工程首席科学家)三位院士的关怀指导和鼎力支持。


2013年的第476次香山纳米地学会议,需请一位纳米专家任主席并做专题报告,我自然想到了我校物理学院的都有为院士。我是在听他的学术报告时认识的,我曾多次请教他有关纳米与位错、气化和超临态等问题,他非常热心,诲人不倦,都一一做解答,还亲自到地学楼校核我的电镜资料,确认鉴定纳米结构。那期间,他正忙于多家企业纳米磁性材料的精工制作,但还是答应了我们的请求,并在会上做了“纳米科学研究进展”的主题报告。他指出纳米科技是人类认识世界的新层次,新高度,引用了“氢弹之父”爱德华·特勒的话(1995):“谁更早掌握纳米技术,谁就将占据下一世纪技术的制高点”。他还热情地鼓励我们抓紧机遇,积极投入到具有战略意义的纳米科学研究中去。
      王德滋院士是我的恩师,我每次跨学科延伸到地球化学领域的研究,都得到他的悉心指导和热情关怀。王老师指示我:纳米地质的研究,要得到广泛认可,一定要结合成矿实践。他还根据我的科研项目,让我先从滑石矿和金矿的成矿作用做起。事实我也正是在这两个矿种的切入研究上,获得了初步成效。还需提及的是,南大现有48台电子显微镜,其中最好的均在物理学院,我请王老师专门给该院领导写了封介绍信,得到支持应用。我没料到的是,电镜下观测到纳米金颗粒并非易事,我们于校内外先后跑了8个电镜室(包括中科院苏州纳米科研所、北京大学物理学院、南京工业大学等),才在我校化学化工学院周志平教授指导下取得突破。纳米金元素完全颠覆了“真金不怕火炼”的观念,其熔点由1064℃陡降至327℃。这样对金矿的成矿理论就会引起根本性的改变。
      2015年,我突然收到欧阳自远院士的邮件,讲到他要主编一本“中国地球化学研究史”,约我写其中一章“构造地球化学”,我想这可能是我们曾写过一本“断裂构造地球化学”专著的缘故,可我万万没想到能引起这位探月首席科学家的如此重视。是年,我们召开了“第一届中国纳米地球科学研讨会”暨“中国地质学会纳米地质专业委员会成立大会”。我们径直邀请他莅临指导,他欣然接受。欧阳自远院士非常热情地宣传和推荐纳米地球科学,2016年在他主编的“矿物岩石地球化学”期刊出版了“纳米地质专辑”。紧接着2017年,我们的“新兴纳米地球科学”专刊也在美国出版,加州大学伯克利分校的王其允先生等都发来鼓励的信函邮件,中国纳米地球科学研究跃上了一个新的台阶。
      时光荏苒,如今我这双眼昏花的耄耋老人,由于长期电镜观测致眼睛损伤,已不得不离开心爱的电子显微镜。我们坚信中国年青一代的纳米地球科学研究者,定会砥砺奋进,自信创新。再者我想,人类总有着共同的情感,宛如乔布斯终年所想到的并不是“苹果”而是亲友。静下心来,我时刻想到的也绝不是“纳米”,而是施于我援手的诸位教授朋友们,鼎力相助的老师院士们,是不离不弃、护我疼我的亲朋好友们的亲情友情,诚然,更是南京大学“诚朴雄伟”培育的厚德精神,和各级组织“励学敦行”教育的笃实作风,给予我勇气和智慧,这才是我人生获得的最值得珍惜和宝贵的财富。

    (南京大学地球科学与工程学院教授 孙岩)

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