华裔女科学家鲍哲南:“我的目标,当然是诺贝尔奖唉!”

媒体是这样描述这位年轻女性的:她用印刷技术制出了第一例高性能有机晶体管;她创造了世界上第一例用有机晶体管驱动的全新结构的电子纸;32岁时曾获得麻省理工大学颁发的100位有创新精神的科学家之一;她是美国化学会12位“对本世纪化学具有重要影响的青年女科学家”之一;她还是50名美国纳米技术发明奖获奖人之一;2009年,国际化学和应用化学联合会的高分子创新奖首次设立时就颁给了鲍哲南;美国麻省理工学院《科技评论》杂志评出的本世纪100位青年创新者中,鲍哲南的名字赫然在列……

据新华社2017年3月23日报道,2017年度“世界杰出女科学家奖”颁奖典礼当日晚在巴黎举行,美国斯坦福大学华人教授鲍哲南和另外4位女科学家荣获这一奖项。

一项又一项的荣誉加载在鲍哲南身上,令不少人对这位杰出女科学家投以敬佩、羡慕的目光。敬佩之余,不少人好奇地问:“作为一名年轻的华人女性,鲍哲南是如何做到这一切的?”“一路走来,她有哪些不为人知的故事?”

南京城飞出去的金凤凰

1970年11月出生在江苏南京的鲍哲南,成长于一个科研之家,父亲鲍希茂、母亲陈慧兰分别是南京大学物理系和化学系的教授。中学时代,她就读于南京十中(现金陵中学),这个时候她就对理科产生了浓厚的兴趣。

1987年,鲍哲南如愿考取南京大学,进入化学化工学院学习。在这里她接受了关键的基础课程学习。鲍哲南的母亲,南大化学化工学院陈慧兰教授说,“南大的教学质量一直非常高,特别重视学生对基础知识的掌握。化院的基础课程含金量高,鼓励低年级同学进入实验室,去接触这个领域最前沿的东西,开阔了同学们的眼界后,再回过头来学习基本理论,对学生的成长非常有益”。

她们班的学习氛围非常好,女同学乐观向上,她们不攀比谁的衣服漂亮,而是看谁借的参考书最多。晚上熄灯铃响过,鲍哲南就从教室来到走廊里,坐在灯下纹丝不动,继续阅读文献,拓展专业知识。南大设置的基础课程就像一片深厚的土壤,鲍哲南一直努力汲取着养分。三年下来,她的无机化学、分析化学、有机化学、物理化学四大化学基础课和实验取得了优异的成绩。凭借出色的成绩和实验能力,升入大三前的暑假她就进入南京大学化学系薛奇教授的高分子实验室,参加科研工作。

大学三年级时鲍哲南移民到美国,这时她还不到20岁。鲍哲南一边在伊利诺伊大学芝加哥分校学习,一边打两份工维持生计。期间,她用20天的时间复习了GRE考试,并考出了令人惊异的分数。芝加哥大学的研究生录取委员会,看了她本科三年在南大的优异成绩后,决定破格录取她为研究生,师从著名华裔高分子化学家于鲁平。自此,她踏入了聚合物材料化学的迷人世界。

1995年鲍哲南获芝加哥大学博士学位后进入贝尔实验室,成为聚合物和有机材料部门的首席研究员。2001年,鲍哲南被贝尔实验室聘为杰出研究员,这是该实验室聘任研究人员的最高级别。在贝尔实验室的8年中,她在纳米电子学、有机晶体管等研究领域硕果累累,创造了许多世界第一。

2004年,鲍哲南放弃了许多大学给予的优厚待遇和正教授的职称,选择了斯坦福大学。鲍哲南说,她选择这里是因为斯坦福的环境适合她的发展,既研究基础理论又注重实际应用,她喜欢这里。这期间,她一直致力于化学、材料科学、能源、有机和高分子半导体材料、纳米电子学和分子电子学等领域的研究,并取得了多项了不起的成果。

多年来,鲍哲南在英国《自然》、《美国科学院年报》、《美国化学会志》、《先进材料》、《应用物理通讯》等杂志发表论文100多篇,申请专利50余项(其中获准30多项)。无论从鲍哲南获得的科研奖项,还是取得的研究成果来看,她都是她所在领域的领跑者。

有人说,她是天才。鲍哲南却不这样认为。从事科研,她认为最重要的是:“要坚持不懈,决不放弃,永远乐观。”

一路书写着关于“美丽”的传奇

科学研究人员的人生,因为奉献而异常的美丽。鲍哲南在她科学之路上不断攀登,一路走来,她不断书写着关于“美丽”的传奇。

2001年,在塑胶超导体领域,鲍哲南与克洛克等同事合作,制造出了世界上第一个塑胶超导体,相关论文发表在2001年3月8日《自然》杂志上。值得一提的是,2000年诺贝尔化学奖授予了几位发现导电聚合物的科学家,而制造塑胶超导体是一项更加困难的工作。贝尔实验室为此已经探索了长达20年的时间,终于在鲍哲南等科学家身上实现了夙愿。

2001年似乎是鲍哲南的一个丰收年。就在这一年,鲍哲南和舍恩等人合作,在英国《自然》杂志(10月18日)和美国《科学》杂志(12月7日)上发表了两篇论文,宣布制造出了世界上最小的纳米晶体管。此项成果被选为美国《科学》杂志2001年世界十大科学突破之首。

2011年3月2日,汤森路透集团发布2000-2010年全球顶尖一百材料学家名人堂榜单,在这份依据过去10年中所发表研究论文的引用率而确定的最优秀的100名材料学家榜单中,共有15位华人科学家入选。鲍哲南的名字赫然在列。

2011年4月2日晚间,在凤凰卫视举办的“世界因你而美丽——影响世界华人盛典2010—2011”上,鲍哲南被评选为年度“影响世界华人大奖”科学研究领域内的获奖者。

“这个星球是美丽的,之所以美丽是因为有数十亿不同肤色的人,更加美丽的是那些默默奉献的并做出卓越贡献的科学家。”颁奖嘉宾,全国人大财经委副主任委员高强这样评价获奖者鲍哲南:“她是世界上最美丽的女人”。

2013年5月,鲍哲南领导的团队发明了一种厚度比一美元钞票还薄、形状为邮票大小的心脏监视器。这台心脏监视器外形类似一块人类皮肤,在使用时被特制的黏合剂粘在手腕上,即可帮助医生发现动脉硬化等心血管问题。

2014年1月9日,鲍哲南的名字再次被关注。她和内布拉斯加林肯大学机械和材料工程学助理教授黄劲松领导的研究团队,制造出了目前世界上运行最快的有机薄膜晶体管。

“在制造用于柔性薄型显示器的全塑晶体管的新型高性能有机、高分子半导体材料方面,鲍教授作出了突出的贡献。”《芝加哥论坛报》指出。鲍哲南和她的同事开拓了高电荷迁移性质的聚合物半导体和空气中稳定的有机半导体材料的分子设计原理,这些材料可以采用溶液喷涂或印刷技术进行处理。

此外,鲍哲南采用新的印刷技术制造了第一例高性能单晶有机半导体场效应晶体管,性能堪比无定型硅晶体管。她还创造了世界上第一例用有机晶体管驱动的全新结构的电子纸。

“蝴蝶停在上面也能被感知”

鲍哲南长期致力于研究柔性电子。所谓柔性电子,是将电子器件制作在柔性或可延性塑料或薄金属基板上的一种电子技术。鲍哲南在接受媒体采访时说,现有包括电极和材料在内的电子器件都是硬的,在测量中枢神经电流、心脏电流时,植入大脑或心脏的电极可能损坏神经或心脏组织。因此,跟神经接触的电极需要像皮肤一样柔软。

2015年,鲍哲南领衔的一支团队开发出一种具有感知压力并可与大脑沟通、敏感度极高的柔性人造皮肤,就是“一只蝴蝶停在上面也能被感知”。因这一研究项目,鲍哲南入选《自然》杂志2015年度对全球科学界产生重大影响的年度十大人物。联合国教科文组织发布的消息说,这一奖项是为表彰她在开发人造皮肤领域做出的贡献。

这种人造皮肤像“一页纸那么薄”,可以分为两层,外层是可以感知压力的传感器,由塑料材料加上碳纳米管制成;内层是由喷墨打印机印刷出的柔性电子电路,可以把压力信号改变成电信号并传递给大脑。

“也许有一天会帮助用假肢生活的人获得真实触感”。鲍哲南教授指出。“人类的手有17000个触觉感受器,这使得我们能用手把东西捡起来,并与真实的世界发生感觉联系。”相比而言,一个截肢患者就算安上了假肢,其灵敏度不仅不如人类原有的器官,而且义肢是根本无法传递“触感”的。

2010年以来,鲍哲南教授一直致力于改变义肢的现状。鲍哲南在接受媒体采访时表示,“一直希望科学研究成果能够运用到生活中,帮助人类”。理想的人造皮肤既需要开发触觉、温度传感等功能,也面临着现有材料局限的挑战,目前已开发出部分电性和拉伸性俱佳的高分子材料,但模拟人类复杂的触觉仍有不少挑战需要克服。在探索理想的人造皮肤过程中,最开始她发明了一种可以覆盖在义肢表面的电子皮肤,可以感受压力、自我修复,并处理相关感官数据。2011年2月,鲍哲南和她的团队再接再厉,创造性研制出世界最新的可拉伸太阳能电池,使电子皮肤可以实现自我发电。

正如鲍哲南所言,人造皮肤未来服务于现实生活的前景非常广阔,将为皮肤烧伤、灼伤患者带来福音,从而为“保持世界上数十亿种美丽皮肤”提供可能。“如果人造皮肤能为恢复容颜点亮希望,那么对癌症患者皮肤基因组的分析取得的新进展,可能为癌症研究和临床应用谱写新篇。”业内人士指出。未来,这种柔软塑料电子传感器件,有望在汽车安全和医疗器械、机器人、手机和电脑的触摸式显示屏等诸多方面获得广泛应用。

2017年3月,鲍哲南领导的研究团队在新一期美国《科学进展》杂志上报告说,他们开发出一种导电性和拉伸性俱佳的高分子材料,可用于可拉伸塑料电极。这种柔性电极可用于可穿戴电子器件。也就是说,如果成功,以后,我们带有“智能”的衣服或者体内的供电设备就不会再被僵硬的电路“束缚”了。

3月23日,鲍哲南获得“世界杰出女科学家奖”。据悉,被誉为“女性诺贝尔奖”的“世界杰出女科学家成就奖”,一直致力于表彰在医学、生物、数学等相关科研领域的优秀女科学家,传播她们推动人类社会发展、改变人们生活、让世界变得更美好的科研成就,展现科学女性“她”力量的魅力与震撼!

在斯坦福期间,鲍哲南坚持每天走路上班。多年来,斯坦福大学为了减少校园内的汽车停车位的紧张状况,提倡步行、骑自行车或公共交通上班。由于鲍哲南长期坚持走路上班,她被评为斯坦福大学校园“走路英雄”,为此,还将她的照片和留言制成励志卡片,并悬挂于斯坦福的校车之中。

鲍哲南是一位雄心勃勃的科学家。中科院自然科学史所研究员、《贝尔实验室:现代高科技的摇篮》一书作者阎康年,在与鲍哲南交谈时,当阎康年问:“你的目标是什幺?”

“我的目标,当然是诺贝尔奖唉!” 鲍哲南认真地答道。

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