张加涛：科研不能有半点“杂质”

　　人物简介
　　张家涛：北京理工大学材料学院徐特立特聘教授，因在无机纳米材料化学领域作出了突出贡献，受聘为英国皇家化学会会士。

　　“对光电器件而言，纯半导体是无用的，但加入杂质后可实现‘点石成金’，让这些材料具备发光、发电等性能。”北京理工大学材料学院徐特立特聘教授张加涛说，大家耳熟能详的硅之所以能被加工成为电子器材，正因为在纯半导体硅中掺入了杂质，使其纯度下降，令其具备了发光、发电等性能。“不过，我做的不是硅这类传统半导体，而是Ⅱ-Ⅵ、Ⅲ-Ⅴ族半导体纳米晶材料。”
　　近日，张加涛团队首次实现不同巯基配体和有机溶剂协同作用，相关论文发表在化学领域顶级期刊《德国应用化学》上。2018年3月，因在无机纳米材料化学领域作出了突出贡献，43岁的张加涛受聘为英国皇家化学会会士。
　　挑战国际难题，实现精准掺杂
　　在半导体纳米晶材料的研究中，要想使材料得到广泛应用，关键要解决纳米级的精准掺杂问题。但半导体纳米晶材料尺寸小，其具备的自清洁效应使杂质在其中很不稳定，因此实现精准掺杂难度很大。如何使杂质在半导体纳米材料中稳定地发挥作用，成为该领域的国际性难题之一。
　　近三年，张加涛带队利用纳米化学方法，通过一种离子交换反应，调控其反应的热力学和动力学过程，实现了Ag+、Cu+离子等在Ⅱ-Ⅵ族半导体纳米结构中的深度取代性掺杂，并且使掺杂浓度可控。“这个过程能让半导体材料具备其他性能，让该材料发挥出更大的作用。”张加涛说。
　　张加涛把自己的研究比作改变食材本身的味道。“通常，炒番茄会加入各种调料让味道变好。我们的工作则是在番茄生长初期就介入，掺入少量‘杂质’，让其味道发生根本性改变。”张加涛说，在半导体形成初期加入1%至2%的杂质就可以让其性能发生根本性的改变。
　　张加涛课题组与意大利赛吉奥·布罗维利（Sergio Brovelli）教授课题组合作，全面而系统地研究了Ag+离子掺杂CdSe纳米晶的激发衰减过程，相关成果于今年发表在国际纳米科技权威杂志《自然·纳米技术》上。
　　对工作异常执着，被称“911先生”
　　张加涛认为，科研工作者一定要严谨、实事求是，“科研工作不能有半点儿‘杂质’”。对每个实验项目，他们都反复讨论，不放过每个细节。“实验过程中，我们碰到的很多东西都是未知的，把未知变成已知需要用数据说话，用试验和理论证明。”他说。
　　张加涛对科研工作有着异乎寻常的执着。他常对学生讲：“世上无难事，只要敢想敢做、坚持去做、努力去做，一定会有所收获。”在国外求学期间，张加涛每天早上9点进入实验室，晚上11点才离开，他也因此被称为“911先生”。他每天中午只在实验室隔壁的小屋子里用半个小时吃饭，之后便又一头扎进实验室中。
　　这样的科研态度也让张加涛近年来收获颇丰。他以第一作者、通讯作者身份在《自然》《科学》等顶级期刊发表论文50余篇，ESI高被引3篇。
　　张加涛说，突破难点才能发表高水平文章，受国际同行认可。“科研为什么叫攻关呢？因为要攀登科学高峰、追求极致，不能只爬个小山坡。”正因为在纳米材料化学领域的不断突破，他在留学回国后受邀成为北京理工大学首位徐特立特聘教授。
　　“不轻易错过闪现的灵感。”张加涛鼓励学生追求极致，发现细节中存在的问题，而且他特别重视培养学生们的自主创新精神。他的两名学生曾在用离子交换法制备CdS量子点的实验中，发现本该发黄色荧光的量子点发出了红色荧光。他们原以为做实验出了差错，于是羞愧地向老师张加涛说明情况。
　　但经仔细分析论证，张加涛发现这个情况不是错误，而是一种新现象。于是他和两位学生一起研究该现象，最终发现在掺杂异价离子后量子点可以发出红光，并将研究成果发表在《先进材料》杂志上。“科学发现有时就在不经意之间，关键是要搞清楚这个不经意的过程。”张加涛说。