記電子科技大學百人計劃入選者、微電子與固體電子學院王寧教授

特斯拉對未知世界充滿了好奇。說起交流發電機的發明者和推廣者特斯拉，王寧教授眼神明亮，語帶激情。他有很多偉大且不可思議的發明，敢想別人不敢想的事情，敢做別人不敢做的事情。特斯拉不追求什么名利，好奇心引領他走向科學的巔峰。

王寧，用略帶東北味的豪爽口音，給記者描繪了他心目中偉大科學家的形象。而他，也正追隨著他們的腳步，風雨兼程、一路攀登。

材料科學是人類文明、世界發展的重要基礎

塞貝克效應是指任何物體只要存在溫度差，電子就會從熱的一端向冷的一端跑，形成電勢差。我們就是要尋找一種從熱到電轉換效能高的材料。原來常用的材料是合金、稀有金屬或有毒的鉛等重金屬材料，王寧帶領團隊嘗試著從氧化物熱電材料入手，探索一種低成本且高溫可利用的材料。

氧化物熱電材料原來的特點是熱電優值ZT值比較低，我們希望把優值提高，一種方法是把電導率提高，另一種是把熱導率降低，二者其實存在矛盾，很難兼顧。

怎么辦呢？對科學充滿好奇心的王寧積極嘗試，他的團隊設計了一種方法，利用在材料的晶界和晶內的小納米粒子。這些處于聲子平均自由程尺度范圍的納米粒子可以實現選擇性散射，即只散射聲子，卻不散射電子。聲子被散射，熱導率就降低；電子不散射，電導率就很高。同時晶粒也會異常長大，電導率顯著提高。王寧團隊這項重要研究成果發表在《Scientific Reports》雜志。

除了氧化物熱電材料，王寧團隊還致力于光電熱電復合器件的研究。傳統的納米晶薄膜太陽能電池是半透明的，它的好處是可以和建筑結合起來，既不影響透光，同時還能讓窗戶發電，是未來科技發展的趨勢。

對科研前沿具有敏銳眼光的王寧發現了一個問題。有的地方并不需要透光，如果使用了這種薄膜電池，透過去的光就浪費了。因此他的團隊在薄膜光電材料下設計了一層薄膜熱電器件，使透過的紅外光再次被利用。由于納米晶太陽能薄膜電池主要吸收可見光的部分，那么近紅外光的部分我就用熱進行轉變。先把光變成熱，再把熱變成電。 在光電熱電疊層器件方面，王寧團隊做出讓人驚喜的原創性工作。他通過材料和器件的設計，達到比較高的轉換效率，并將這一成果發表于《Energy Environmental Science》雜志，2015年影響因子達20.5。

當前，王寧的主要研究方向有薄膜光伏電池的光陽極、電解質、電極材料及光電化學性能、鈦酸鍶基熱電材料調控、光電-熱電復合器件、微小型能源發電與收集器件、微系統熱管理等領域。他在Energy Environmental Science、Scientific Reports、Journal of Materials Chemistry A、ACS Applied Materials Interfaces、Journal of Power Sources、Applied Physics Letters等國際知名SCI期刊上發表論文50余篇，申請國家發明專利10余項。

采訪間隙，記者問王寧，如果可以重新選擇一次專業，他會選擇什么。王寧稍加思索，便爽朗地回答道：依舊是材料科學。

在王寧看來，納米技術的基礎是材料科學，材料科學是極其重要的專業。人類的發展史離不開材料的發明，從石器時代、鐵器時代、火藥時代到后來的蒸汽時代、電氣時代、信息化時代，材料科學都起到了非常關鍵的作用。材料在日語中叫做物質，所有的物質都是材料，事物的發展離不開它。即便到現在，材料領域依舊有著數不清的未知等待探索。這是我非常喜歡的專業，它有無窮無盡新的東西等待發現。材料是科技發展的基礎，隨著時間的推移，這個專業一定會越來越重要。

科研長跑，好奇引領創新

王寧2007年博士畢業，來到電子科大任教，2008年前往日本名古屋大學，任JSPS博士后研究員，2013年在美國加州大學伯克利分校做訪問學者，歸國后回到電子科大工作繼續科研事業。

王寧在采訪中分享了一段小經歷。博士畢業后，他曾到證券公司工作。一段時間后，他覺得興趣寥寥，又回到了高校。究其原因，王寧分析道：在證券行業，我不是科班出身，浪費了學到的知識。我還是想回到大學里，繼續滿足自己的求知欲。他覺得，在材料科學大發展的時代，有很多的未知和空白點可以去探索。既能保持好奇心，同時又能把理念和知識傳遞給學生。

在日本名古屋大學做博士后時，王寧師從國際熱電領域學術權威河本邦仁教授。這之前，他一直在光電轉換領域進行研究，而河本邦仁教授主研熱電材料。跟隨老師研究的過程中給了王寧一個靈感光電、熱電材料可以結合起來，打開一個創新的廣闊的領域。恰好當時有一個中日的國際合作項目，于是王寧就開始交叉領域的研究，并取得了獨創性的成果。

在伯克利做訪問學者時，王寧發現國外的教授像孩子一樣，對未知領域充滿了求知欲與好奇心。從事引領性科學研究的科學家才是整個社會科技發展和工業發展的弄潮兒和開拓者，王寧很佩服，他們有很獨到的思維方式和科研能力，同時很好地把好奇心傳遞給自己的學生，一代影響一代，一代感染一代，這樣才能創造出像IBM、蘋果、谷歌、特斯拉等強大的企業。我認為，好奇才能引領創新，而且一定要做原始創新。

問到科研過程中的辛苦，王寧思索了很長時間，最后只是望著天花板搖了搖頭。在科研過程中，不斷滿足好奇心，這個過程是非常享受的。就像跑步一樣，如果真的熱愛，雖然累，但并不辛苦。王寧回憶，剛到電子科大的時候，實驗室里什么都沒有。從第一個燒杯，到現在實驗室里相對齊全的光電性能和熱電性能測試設備，他很享受白手起家、迎難而上的過程。現在，團隊有兩位教授、一位講師、11位博士碩士生。團隊規模初成，王寧希望做更多想做的事。人生其實很短，如果能在科學的歷程上留下一點東西，這已經是很大的成就了。

外面的世界很精彩，多出去看看

談到在國外做科研的感受，王寧分享了他的見聞。

在國外，大學老師的研究普遍比較單純，多數是跟著興趣走，而且以基礎性研究為主。王寧說，基礎性研究短期效應可能不強，但它的長遠效益特別突出，非常有價值。做基礎性研究的人，他們是開拓者，為人類的發展做出了巨大貢獻，這也是為什么諾貝爾獎多頒給基礎性研究的原因。他感嘆說。

王寧還發現，國外在產業方面的創新主要集中在企業。國外企業研究的能力超強，例如日本豐田有十萬員工，其中兩萬就是研究人員，這和國內產業界有巨大的差異。

對于科教興國，王寧深信不疑。國家的富強的根源來自科技創新，只有科技創新才能成為世界的領導者。科技創新主要體現在兩個方面，第一是最基礎性、最前沿的研究。如果能發現一種新原理或者新方法，其他人將從中獲得很多靈感，做出新的發明，最終造福人類。第二種是要做產業化的研究，主要針對產業中的關鍵實際問題。國內的工業與發達國家的相比有一定的差距，尤其是涉及到裝備、基礎材料方面。所以產業化的研究也非常重要，能夠直接帶來經濟收益和社會效益。

對比了國內外科研環境的差異，王寧在他的團隊和課堂里融入了一些獨特理念。

搞研究要交叉、跨界。用其它領域的思維、方法論，去分析自己領域，可能會找到新的空白點。王寧興致勃勃地談到，事實上很多的研究都是可以融合在一起的，看研究者怎么去發現其中耦合的契機。比如說交叉性的納米電子、納米機械、納米生物、生物電子等等，都是交叉領域。 通過積極與外界的跨界合作，他的團隊開發了超輕的碳氣凝膠電極材料，應用到光伏電池，展現了比貴金屬鉑更優異的性能。

在教學上，王寧覺得學生要保持奮斗精神和好奇心兩個重要品質。外面的世界很精彩，我會鼓勵學生走出課堂、走出電子科大，走進企業、融入企業，在新的環境里探索未知。

在學生遇到自己不能解決的困難時，王老師會鼓勵我們，不要輕言放棄，一定要想出辦法來解決。他的學生如是說。研二學生高麗娜感受到：在教研室里，女生和男生是一樣的。不被看輕，也無優待。

對學生嚴格要求的王寧，更有一個材料領域的夢。在科研的道路上，還會有很多的困難和障礙，希望一直保持好奇心，哪怕到六七十歲，也能堅守初心。他更希望能發現一些新的材料和現象，或者能解開一些科學界的未解之謎，為材料科學的發展盡一份綿薄之力。

在歷史的長河中，無數的帝王與高官被人遺忘，但是科學家們的顯著成果卻留下了濃濃的印記，為人類的發展做出了積極貢獻。選擇科學遠方的王寧，也正風雨兼程。

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