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作者:潘丽 来源:科学时报 发布时间:2011-3-14 6:34:25
孟胜:一片绿叶或许就能改变未来

 
□潘丽
 
“一片绿叶所吸收的太阳能或许能解未来能源枯竭的燃眉之急?”从与中国科学院物理研究所孟胜研究员的交谈里,记者了解到了当今能源材料研究领域一个有趣的方向。
 
神奇的染料敏化太阳能电池
 
科学家们给这项有趣的研究起了个很专业的名字——染料敏化太阳能电池研究。其原理是模仿绿色植物色素对太阳光的吸收和转化,将色素涂在半导体表面,使其成为一个吸光中心,吸光后色素和半导体的界面作用迅速把光转化为电,从而实现太阳能的收集和转化目的。
 
其实,人类对这项研究已经有20多年历史,但能源转化效率一直停滞在10%左右。“关键就在这几年,做得好也许就铺天盖地;做不成,也许就消失了。”孟胜研究员强调。
 
箭在弦上,不得不发。近一年来,孟胜所带领的团队从精确的表面科学手段出发研究能源转化机理,进而应用到染料敏化太阳能电池研究上。“半导体界面光转化的效率取决于吸附在表面上的色素分子中受激电子向半导体运动的速度,运动速度快,转化也快;运动速度慢,电子就会跑掉。所以弄清楚受激发电子和空穴运动的规律十分必要。”
 
孟胜用形象的比喻加以解释:“比如色素分子,有些躺着、有些站着,有些单腿站立、有些三腿并行,这些分子所组成的构型,对电子运动及光能转化过程会不会造成影响?以前人们制作的器件中从不对这些分子构型和表面结构有任何控制,这是不是染料电池效率较低的原因?”通过量子力学计算和深入细致的分析,他们发现,这种影响不仅存在,而且对电子注入时间的影响达到了10倍以上!从而找出了一些影响染料太阳能电池工作效率的重要因素和可能的提高途径。
 
这一重要发现在染料敏化太阳能电池研究领域引起广泛关注,进一步的工作有望打破目前转化效率的瓶颈!从量子力学出发,在三维空间上实时观察受光激发的电子和原子在界面上的微观运动来揭示光电转化的微观机理和一般规律的做法在中国属首创,居世界领先地位。
 
生活指导科技,科技改变生活
 
更令人惊讶的是孟胜团队的年轻!
 
孟胜,1981年生,2000年中国科技大学毕业,2004年获中科院物理所、瑞典Chalmers技术大学理学博士学位。2005~2009年在哈佛大学物理系任博士后和助理研究员。2009年7月入选中科院“百人计划”,任特聘研究员。曾获中科院优秀研究生奖、哈佛大学博士后奖、世界材料研究所青年科学家奖,受邀在美国化学年会和斯坦福等多所大学演讲。
 
团队其他成员多为清华、复旦等高校交叉学科的优秀人才,“下一步,我们将努力吸收一些海外优秀人才加入我们的团队,非常欢迎国内外有志气、图改变的年轻人加入”。
 
据孟胜介绍,他们的团队虽年轻,但敢闯敢拼,除了从表面科学出发研究能源微观转化机理之外,他们还关心纳米机械学:如何构造和控制纳米小尺度上的小机械及其运动形式;发展理论方法研究激发态上原子和电子的运动规律。“但凡牵扯到表面、界面原子尺度上的动力学过程一些有价值的课题,我们都乐于去探索。”孟胜说,“因为物质是通过表面与外界起作用的。”
 
罗丹说:生活不缺少美,而在于缺少发现美的眼睛。在孟胜看来,生活中也不缺少科学,而在于缺少发现科学原理的眼睛。“‘见人所见,思人未思’。对我们来说,生物中的小分子像机器一样,工作能力非常强;如果我们能发现、研究它们的规律,并加以应用,将给我们未来的生活带来巨大的便利。”
 
正因为重视科研与生活的关系,孟胜团队的科研方向也努力朝着应用的方向行走。“将我们所研究的成果应用到实际生活中去,是我们所期望达到的目标。”
 
为此,他常常对自己的科研方向作偏向应用的规划:“例如,我们想把纳米材料一些比较‘硬’但好控制的东西和生物中一些比较软但有很好功能的东西结合起来,看能不能解决我们的能源问题;我们想通过设计新型纳米孔以稳定穿越的DNA分子,从而得到稳定的碱基信号来实现快速低价的DNA测序,帮助患者判断服用适合个人情况的药;我们想研究纳米分子的运动规律,从而更好地实现控制它的目的,包括控制其运动方向——或转弯,或直行等;我们还想研制出软而透明的太阳能电池,能任意地贴在玻璃、汽车、手机甚至我们的手提包上,随时随地吸收太阳能并将其转化为能源……”
 
谈及未来的应用方向,孟胜眼里总闪烁着光芒。
 
思想火花
 
科研之外,孟胜也常有一些特点鲜明的观点不经意间表达出来。
 
“我想对中国的大学生和研究生们说:做一件事情就要认真地去做,要做就争取做到最好,尤其是从事科研。要有专业精神,富于创造性,懂得与外界交流,同时还要提高自己的职业素养。”孟胜强调他的观点,对学生的教育除了灌输知识和技能之外,还要讲求对人的教育和职业教育。“这样我们才能‘优雅’地生活在中国”。
 
此外,孟胜还想对众多留学海外、考虑回国或刚刚回国的年轻人说,“虽然我们的科研环境目前还比不上国外,科研、生活中也尽有不合理之处,但有个信念足以支撑我不顾一切地选择回家,那就是,我们可以通过自己的努力来改变自己身边的‘微环境’,如果人人都这样,一个个微环境串联起来,我们就有能力、有可能改变未来的中国乃至整个世界”。
 
《科学时报》 (2011-3-14 A7 人物)
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