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上科大“学霸”以第一作者身份在国际期刊发表一项颠覆性的研究成果
她为二氧化碳减排找到新途径
http://www.workercn.cn    2018-06-21     来源:解放日报
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  陈安琪(右)与林柏霖教授(左)在实验室。 (资料)
  ■本报记者 裘雯涵

  又是一年毕业季。在上海科技大学,一批大四生将成为首届本科毕业生,物质学院的陈安琪就是其中之一。在老师和同学心中,她是当之无愧的“学霸”,不仅保持全院第一的好成绩,今年2月还以第一作者的身份在国际顶尖期刊《Cell》杂志姐妹刊《Joule》上发表论文,对二氧化碳减排提出新的结论。她放弃出国留学的机会,选择毕业后继续在上科大读研深造。

  颠覆思维定式

  通过大规模减少温室气体排放,尤其是二氧化碳的排放,将2100年时相对于第一次工业革命前的全球温度升幅控制在2℃以内,是本世纪人类面临的最大挑战之一。陈安琪说,她所在课题组的研究重点,就是将二氧化碳转化成其他易于运输储存、高附加值的非气态产物,“简单来说就是在减排的同时,变废为宝。”

  不过,要达成二氧化碳转化,需外加电能催化。然而电力的获得以及整个操作过程,也会排放大量二氧化碳。学界普遍认为,应尽量使用风能、太阳能等清洁能源,达到二氧化碳减排目的,但这种减排方式也遇到瓶颈。“虽然发展风能、太阳能等低碳能源是未来的趋势,但目前这些能源只能间歇性发电,其规模在近期无法满足减排需求。目前,化石能源还是二氧化碳转化时主要使用的能源。”

  不少人质疑,若使用化石能源进行二氧化碳转化,会造成更多二氧化碳排放。情况真的如此吗?为了论证这一点,陈安琪搜集和整理了大量数据,经过和课题组导师林柏霖教授的反复讨论和思维碰撞,他们得出令人诧异的结论:利用化石燃料驱动二氧化碳的电催化还原,能够实现二氧化碳的净负排放。

  一开始得到这个颠覆性的结论时,陈安琪还有些怀疑:这个结论和主流文献观点相矛盾,真的正确吗?在导师的鼓励下,她打消顾虑,进一步论证。经过近两年的研究,今年2月,这项颠覆思维定式的研究成果发表。从理论和规律上,为二氧化碳化学固定这一减排策略打开“化石能源”这扇大门,为最终实现温控目标创造更多机会。他们还创造性地提出用两个简单公式描述途径众多、操作复杂的二氧化碳减排过程,用来对其他减排策略进行分析。

  实验室“劳模”,从小课题突破

  这次科研突破,源于林柏霖给学生布置的一项“家庭作业”。这项课题需要学生搜集大量信息并自学相关理论,没有毅力难以坚持。“当时我布置这项额外思考题给学生们,几个研究生都不了了之,只有陈安琪坚持了下来。”在林柏霖看来,作为本科生,陈安琪能在这本期刊上发表论文十分不易,即使是斯坦福、加州理工等国际顶尖院校的硕士研究生和博士生,能够做到的也是凤毛麟角。

  对陈安琪的性格,林柏霖打了个比方——如果出一张考卷,满分是100分,有人可能做到60分就心满意足,有的可能到80分、90分就给自己点赞,而安琪是做到100分还不满意,希望拿到120分的人。“这或许是她能够从一个课外作业形式的小课题一点点突破,最终完成科研突破的一个原因吧。”

  早在大一下半学期,陈安琪就进入林柏霖的课题组,边完成日常课业,边在实验室里和二氧化碳打交道。学业最忙的时候,她整天奔波在实验室和课堂之间。为了挤出时间做测试,她常常早上7时就去实验室,晚上9时多才回寝室。大二那年春节,恰逢研究处于最关键阶段,陈安琪临时取消回家的火车票,在学校待到大年三十才离开。

  “劳模”陈安琪打动了周围的老师和同学,一些学弟学妹把每天最早到实验室的陈安琪称作“一姐”。“虽然兼顾学业和科研很辛苦,但我认为两者都很重要。没有扎实的基础,在实验室做得再久,也只是操作得比较熟练罢了,遇到问题很难独立解决。”

  放弃出国留学

  在课堂和实验室中培养出的独立思考能力和批判性思维,是陈安琪在上科大获得的一笔宝贵财富。她还记得五年前到上科大时的情景,高二那个暑假,她从河南洛阳来到上海,参加上科大的高中生夏令营。当时的上科大还是一片工地,但教授的教学理念深深吸引了她,“高中时我对未来很迷茫,只是因为物理、化学成绩较好,就选择了理科。听了教授的一番话,我才决定走科研道路,家人也很支持。”就这样,高三毕业时,陈安琪以优异成绩考到上科大,在当时的河南报考学生中名列第一。

  作为上科大首届本科生,大学四年是陈安琪与上科大共同成长的四年。“学校最初的艰苦状态,只有我们经历过,但我觉得学校兑现了当初对我们的承诺,给每位学生提供了丰富的教研资源。”陈安琪说。和一般高校一个班级配备一位辅导员不同,上科大的本科生没有班级的概念,每6个本科生配备3位导师,从学业和生活上进行指导。

  “对于陈安琪这样有憧憬又有干劲的学生来说,在上科大做科研可以说是如鱼得水。”林柏霖说。学校配备了核磁共振波谱仪、电子显微镜等多台高端科研设备,学生能很方便地预约使用。上科大和周边的研究所有着不输国外院校的丰富资源,这让陈安琪决定放弃出国深造,留在上科大读研。她坦言,之前已经抽空准备好了语言考试,但在实验室的科研经历让她认识到,提升个人能力关键还在于自我要求。另外,她也心系着实验室里已经有些眉目的研究课题。

  现在,陈安琪又开始“泡”在实验室里,为二氧化碳转化的规模化应用努力着。“虽然基础科研距离规模化应用还很遥远,但我希望自己的研究能真正对改善环境和能源问题有所裨益。”

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