日就月将 不负韶华

访化学与分子工程学院林丽利博士

    期次:第1484期    作者:■ 校报记者 高莹


林丽利 林丽利


  从朝露到日晞,是葵花追寻的轨迹;从阳春到秋节,是万物生长的韵律;百川东入海,惜取少年时。一首 《长歌行》,呈现了不同时间单位的生命体悟。“日就月将,学有缉熙于光明。”正是科研工作者在每一天有所收获,每一月有所精进,科学才展现出了光明的前景。
  月:等待17个月
2018 年1月12日,北京大学化学与分子工程学院博士后林丽利入选“未来女科学家计划”。该计划每次评选不超过5人,是联合国教科文组织和欧莱雅公司联合设立的“世界最具潜力女科学家”奖在中国的发展和延伸,作为“中国青年女科学家奖”的后备军,旨在帮助处于博士生或博士后研究阶段的女性科技人才成长成才,发现和举荐国际化科技后备人才。
  “得知入选时,瞬间有种 ‘春风得意马蹄疾’ 的心花怒放。但是欣喜过后,静下心来对自己进行评估,就如同完成一份科研工作需要对其进行总体评价,发现自己离成为真正的女科学家还有很长的路要走,有太多的知识需要补充扎实。这个荣誉是对我过去研究成果的肯定,更是对我将来科研工作的鞭策。”林丽利平静地回忆。在荣誉面前,她已经磨练得更加淡然。“之前很多人问我得知文章在 《自然》 杂志上发表那一瞬间的心情。虽然这是我的第一篇文章,但其实当时的心情有点麻木。文章在2015年10月投稿,2017年3月才正式上线,是个超级难产儿。长时间的等待已经耗尽了我对这个文章被接受时的喜悦,唯一的感觉就是如释重负。17个月的等待,让我对将来的职业有了更清晰的规划,学会了自我心理调节减压,在处理很多事情上变得平静有耐心。”
  林丽利的研究课题甲醇-水液相重整产氢是一个报道不多的研究方向。被称为“能源货币”的氢能是一种公认的清洁能源,高位发热值约是汽油的3倍;但不同于汽油等常规能源的物理性质,氢气在常温下是气体,而非易携带、易加注的液体。从技术上来说,高压储氢是最经济实惠的解决方案,例如丰田商业化的氢燃料电池汽车就是使用容量为120升(L)、压力高达700巴(bar)的两个钢瓶来携带氢气。然而氢气易燃易爆,化学性质活泼,安全性不容乐观。因此,氢气的存储和输运一直是制约氢能源大规模应用的瓶颈。
“我们的研究思路是 ‘将氢气储存于液体燃料中,通过催化反应原位释放氢气供应动力系统使用’。甲醇是非常具有竞争力的储氢液体燃料,单位质量储氢量高,价格低廉,常温下为液体,也就是说可以在现有的加油站等基础设备上直接使用。实施的关键是低温高效甲醇-水液相重整反应催化剂的制备合成。本研究中开发的Pt/α-MoC催化剂,利用阿尔法(α)相碳化钼(α-MoC)和铂原子(Pt)的强相互作用实现了Pt在载体表面的原子级分散,在单位面积上将可利用的活性位点提高到了理论上限,在190摄氏度条件下,Pt/α-MoC催化剂的产氢活性相较于传统 Pt 基催化剂的活性提高了两个数量级,为上述氢能存储-应用路线提供高效的催化剂。”她解释道,“催化剂就如同 ‘隧道’,能够降低运行过程中的 ‘能垒’,使大家尽快到达目的地。”
  周:实验75个小时
尽管研究目的是提高催化反应速率,但是林丽利明白科研没有捷径,只能脚踏实地,用时间铺平前行的道路。实验室规定每周工作6天,都是朝九晚九,基本上每天工作12个小时。由于一个实验从前期准备到反应结束后分析数据大概需要8个小时,因此在最好的情况下,她每天只能完成一个实验,一周最多拿到6组数据。“周日我也会去实验室开上一个反应,等一切指标正常后,我就会离开实验室进入休闲模式。这对我来说非常划算,仅需占用三个多小时,就可多得一组数据。不过每个周一的工作量就会大一些,需要处理两组数据。”
  每周在实验室的时间高达 75 个小时,大部分时间都在处理解决琐碎的问题,但林丽利乐在其中:“每天拿到数据的那一瞬间是我最开心的时候,因为可以根据当天的实验结果设计第二天的实验,让实验向前推进,每天都有一个新的收获、是一个新的开始。”每天在开上反应之后、分析数据之前的这段时间,她会阅读文献放松实验时紧张劳作的肌肉。实验中看似3个月就能搞定的数据量,往往需要耗费一两年甚至更多的时间。除了做实验,林丽利的日常生活是这样的:每周一次的早餐会,不定时的个人午餐会,她向导师汇报并讨论工作;每周在固定场地和课题组同学打羽毛球,增进交流;参加野外聚会等集体活动。
  “正如原生家庭对孩子性格的影响不容小觑,马丁教授对我们先进催化课题组的整个氛围形成也至关重要。马丁老师乐意与学生像朋友似的交流,在我还是低年级学生的时候,亲眼见到了导师和师兄在学术上毫无芥蒂地争议,这也使得我们敢于和导师讨论学术问题。”林丽利这样评价课题组的研究环境。从接触化学开始,她就特别喜欢这个学科:“大学选择了化学专业,然后水到渠成地成为了一个化学博士。能够一直对化学保持浓厚的兴趣离不开各个阶段老师们对我的肯定,特别是博士生期间的导师。在我博士生五年级还没有发表一篇文章的情况下,导师鼓励我不要放弃学术之路,建议我申请博士后国际交流计划,帮助我推荐国外博士后导师。”此外,师兄师姐也给了林丽利很大的帮助和鼓舞。在研一下学期到研二上学期最迷茫的一年里,她对相关专业知识一知半解,对导师给的课题无从下手。师兄师姐传授他们自己积累的实验经验、数据分析方法、实验设计思路。她对此非常感激:“虽然大家研究的方向不一样,但是科研的本质是不变的,他们把我领进了科研的大门。”
  “一个好的科研工作者必须要有耐心、决心、恒心,耐得住寂寞,谦逊,思维灵活,与时俱进。我目前还处在学习的阶段,不喜欢做很多模式化的工作来彰显文章的数量,希望所做的工作能够切实提高自身的科研素养,日后成为一个科研工作者或者教育工作者。”林丽利这样规划自己的职业生涯。对于学校目前的科研现状,她希望“帅才将将,将才领兵”。北大在引入“帅才”级别的一流师资的同时,如果能够为这些优秀的导师们配备小导师这样“将才”级别的学者,就可以减少学生和导师之间在思维方式、代沟等方面的沟通障碍,使导师和学生具有更高的产出效率。
  日:梦醒冬夜2点
读博时,林丽利发现“生活和科研没有一个明显的界限,科研就是生活的一部分”。做实验是个体力活儿,为了在100bar高压下保持密闭和安全,大约25斤重的反应釜是她最主要的实验“伙伴”,每天开釜、洗釜、上釜,她搬着这个大铁块做功。半年以后,林丽利力气变大不少,一次开玩笑拍朋友肩膀,疼得朋友要和她“绝交”,后来便每次都让她负责拧水瓶盖。
  和身边非科研工作者的亲朋好友聊天,林丽利丝毫不担心会像 《生活大爆炸》那样尬聊。不过,她承认科研的思维习惯和行为方式不知不觉地在生活中留下了痕迹。比如洗碗的时候,如果水在碗壁上成股流下,类似于试管壁上有物质残留,那得重新洗,直到水在碗壁上呈一层薄膜流下。曾经看到有人的白大褂上写着“Ni”,她第一反应就是化学元素“镍”的缩写,以为对方把课题作为白大褂的标记,后来才知道人家姓“倪”。沉浸在化学里久了,有时候思维难免被带偏,百思不得其解,提出令人啼笑皆非的问题。
  从事化学实验,必须保障研究者的身体健康,这不仅需要充分地认识实验对象,还需要必要的安全设备以及良好的实验习惯。林丽利印象深刻的是,有一次实验大概到晚上12点才结束,她匆匆忙忙收拾东西赶回宿舍休息,梦见实验结束后没关水浴锅,水在不停蒸发,马上就要发生实验事故了,从睡梦中突然惊醒。正巧当天她使用了水浴锅,以前每次离开实验室都要再次确定实验设备是否处于安全状态,但是当天太仓促,没检查就走了。在温暖的被窝里挣扎了半个小时,林丽利还是分不清是梦境还是现实,为了安全起见,决定去实验室一探究竟。正值北京一月份凌晨两点,寒风凛冽,冰冷刺骨,黑暗中她独自骑车去化学学院,到实验室仔细检查了一遍,没有发现任何问题,确认了只是梦境,才安然回去睡觉。
  除了每周和家人保持一两次的聊天,林丽利努力在科研和生活之间保持一个平衡。“尤其对于女性科研工作者来说,这是一个巨大的挑战。目前我还处在向前辈们讨经验的过程。”周末去百周年纪念讲堂看电影是她主要的休闲活动,有相声表演也都会去观看。“在我心中,‘百讲所选,必是精品’。”