黄辉：真正的科研突破往往是在打破常规后

  • 文/馨雨 图/彭潇珂 （党委宣传部/新闻中心）
  • 创建于 2021-03-24
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　　编者按：“‘时间完全被填满了，但乐在其中。’这是中国科学院大学（以下简称“国科大”）教授、人力资源部部长黄辉对自己工作状态的回答。科研和教学上，黄辉坚持“让科学研究更有用一点，通过科学技术解决实际问题、解决国家的重大需求”。管理工作上，他把自己和部门视为“服务者”，致力为学校发展提供有力的人力资源支持。本期，让我们一起走近黄辉老师，看看他如何研以致“用” ，如何善引导、重“严”教。”

 

　　2013年，黄辉在全美大型能源集团之一康菲国际石油公司替代能源研究组任职研发人员。当时，他正处在事业高峰期，他带领团队与合作者把有机太阳能电池的能量转换率做到了世界顶尖，年薪超过美国平均薪资数倍。
　　然而，他却作出一个令旁人“意外”的决定：回国。
　　不过，对黄辉来说，并不意外。他认为，作为中国人，回国并不需要理由。这也是他早已做好的打算，“现在是时候回国做一些事儿了。”
　　11月，他作为中国科学院“引进国外杰出人才”，回到心心念念的母校——国科大，并在材料科学与光电技术学院任职教授、博士生导师。
不忘初心 踏上归国旅程
　　回国，是黄辉到达美国第二天便作下的决定。
　　2003年，黄辉从中国科学院化学研究所（以下简称“化学所”）硕士毕业，受导师的影响与鼓励，以及希望到国外继续在化学材料领域深造，他申请了美国八大常青藤盟校之一达特茅斯学院的博士研究生，并获得全额奖学金。
　　达特茅斯学院坐落于新罕布什尔州的汉诺威小镇，安静清幽、环境优美，距离波士顿有两个小时的车程。“是个做研究的地方。”这是达特茅斯学院留给黄辉的初印象。
　　第二天，初来乍到的黄辉在师兄的带领下，开车到波士顿购置生活用品等物品。路上闲聊时，师兄问道：“你到了美国，将来有什么打算？”黄辉脱口而出：“学成后回国呀。”
　　他的回答让师兄感到诧异。事实上，当时回国留学生的数量并不多。黄辉心里想的是，来美国主要是为学习深造，并未想过在此长留定居。
　　博士期间，黄辉“爱上”了高分子材料的合成方法学这一重要的学科方向。在他眼中，高分子材料在日常生活中应用广泛，蕴含着诸多值得探索与待解决的未知科学问题。　　临近毕业，他得到了到美国科学院/美国工程院/美国人文与科学院院士、美国西北大学的Tobin Marks教授课题组从事博士后研究的机会，并抓住了这个并非随时都有的跟随世界顶尖科学家学习的机会。于是，博士毕业后，黄辉前往西北大学继续深造。
　　博士后期间，黄辉从事高分子半导体材料研究，他与导师等教授共同提出了一个创新性概念——非共价构象锁，并作出多项开拓性工作。该概念及材料设计思想得到了学术界的广泛认可，并逐渐成为设计高性能共轭半导体材料的重要策略之一。2012年，诺贝尔奖获得者Allen Heeger教授直接“借用Huang等人的构象锁概念”来解释材料构象结构和材料性能之间的关系。
　　2010年，黄辉结束博士后工作，恰巧康菲国际石油公司成立了替代能源研究组，并向黄辉抛出了“橄榄枝”。　　黄辉考虑到，美国的大学以基础研究为主，而企业的研发中心所做的工作与实际应用更贴近。他想去了解美国的工业界是如何运行的、应用研究是怎么做的，便接受了邀请，这一待就是3年，在任期间还获得康菲石油公司“亚洲人协会”杰出领导奖。　　当黄辉深感自己在企业的成长到了瓶颈期时，他已在美国学习工作整整10年，最初到美国的目标也都实现了，于是决定回国发展事业。2013年，他入选中国科学院“引进国外杰出人才”计划。11月，黄辉带着妻子和孩子踏上回国的旅程。
　　在黄辉看来，中国人只有回到祖国才能找到自己的归属感。
“也特别感谢家人的理解，他们尊重并支持着我的每一个决定。”至今，黄辉的言语间依然充满了感激。
白手起家 开拓新领域
　　北京的11月，正值深秋初冬。距离市区约70公里的国科大雁栖湖校区，山水相依、静谧幽雅，黄辉将在这里开辟一番新天地。
起初，一切并未如他想象的那么顺利。“校区刚刚启用两个月，条件不比现在，配套设施还不齐全，还是很艰苦的。”黄辉回忆道。
　　他和3名国科大学生只有一间空荡荡的实验室，科研条件较为简陋，这是摆在黄辉面前的现实。但对于想要干一番事业的年轻的黄辉来说，他并不在意，“回来前也做了一定的心理准备，反正我年轻，未来还是要靠自己打拼的。”
　　然而，没有仪器平台让黄辉犯了难。对于材料化学的实验科学来说，仪器平台相当于科学家的眼睛，只有看到材料的特征和本质，才能设计下一步的研究方案。
　　黄辉的第一届学生、2014级博士研究生吕磊见证并参与了当初的“创业”过程。他回忆道，当他们要测试材料结构时，必须通过快递将材料送到中关村化学所、半导体所等单位进行测试，或者自己送过去，这使得原本只需10分钟便能获得的测试结果，至少需要等待2-3天，严重影响了实验进展。
　　“当时正值寒冬腊月，我们来回奔波于雁栖湖校区和化学所、半导体所等城区研究所，而且每次做实验都能赶上雨雪天气。”吕磊说。
　　黄辉坦承，“没想到会这么艰苦，有段时间差点干不下去了。”
　　最终，凭借着克服一切困难的勇气和信念，黄辉和他的学生们坚持下来了，他们从零开始搭建实验室，争取各方面经费支持。他们一点一滴地积累，在高分子材料领域专注于有机共轭高分子的合成方法学与应用研究。
　　机会总是留给有准备的人，彩虹往往出现在风雨之后。之后，国科大分析测试中心等大型科研设备平台建成，雁栖湖校区及其配套设施越发完善，黄辉的科研之路逐渐步入正轨，走上快车道。
　　2016年，黄辉团队诞生了第一项重要科研成果——首次研制成功全聚合物光电探测器。团队通过A-A型（Acceptor-Acceptor）方法分别设计合成了基于苝酰亚胺和萘酰亚胺的n-型聚合物半导体材料。通过分子设计以及器件优化，最终得到了高性能的全聚合太阳能电池和光电探测器，并取得了可以和传统无机光电探测器相媲美的性能，为柔性光电探测器领域作出了重要的贡献。
　　“也正是这项工作把我带进了一个新的研究方向。”回顾艰苦的岁月，吕磊把这些经历视为一种财富。
　　2017年，黄辉团队进一步发展了“非共价构象锁”的概念，研究了S···O、Se···O、S···N等“构象锁”的引入对光电性能的影响。结果表明，上述“构象锁”的引入提高了共轭分子的平面性和刚性，从而降低重组能，并提高材料的迁移率，最终在场效应管和太阳能电池中都表现出优异的性能。
　　同年，他们还首次报道了C=S双键的室温催化活化，并深入探索了其催化机理，为开发以碳-硫键活化为基础的有机高分子半导体材料的合成方法学奠定了基础。
　　2018年，他们在三线态有机太阳能电池研究领域取得了重要进展。团队设计并合成了一系列具有不同稠环程度的碲吩n-型有机半导体材料，实验结果表明，该类材料有利于太阳能电池性能的提高。该工作被审稿人认为“concept novelty and significance”（概念性的新颖和重要性）。
　　2019年，黄辉团队与合作者阐述了如何利用碳-硫催化活化将城市污水中的苯并噻唑硫醚（MTBT）转化为具有应用价值的有机半导体材料，实现了变废为宝。该工作成果发表后，立即得到了同行的广泛关注，国际顶尖学术期刊Nature将其作为研究亮点（Highlight）进行了报道。
　　由于科研成果卓著，2019年，黄辉成功获得“国家杰出青年科学基金”资助。
研以致“用” 善引导重“严”教
　　“让科学研究更有用一点，通过科学技术解决实际问题、解决国家的重大需求。”这是黄辉做科研的初衷。　　但他同时强调，没有基础，何谈应用。黄辉认为，我们面临的实际问题中存在很多的基础科学问题，不做基础研究，应用不会深入，更不会取得技术突破，比如对我国意义重大的“两弹一星”的研发成功，基于数学、物理等诸多基础科学问题的解决。　　一直以来，黄辉对基础研究和应用基础并重，从实际应用中寻找科学问题，再通过科学问题的解决推动应用的发展。他带领团队所从事的有机高分子半导体材料的合成方法学、三线态有机半导体材料等领域的基础研究工作，为包括有机太阳能电池、发光二极管和光电探测器在内的柔性电子技术的发展起到了重要的推动作用。
　　作为学生导师，黄辉在培养学生方面有自己的一套方法。
　　在他看来，对科学的态度是第一位的，即首先要诚实诚信；其次是培养学生的科学兴趣，以及科学素养、解决问题的能力、逻辑思维能力等，并予以鼓励；最后是具体的科学专业知识。
　　“事实上，科研工作与其他很多工作都是相通的，在学生时期受到的科学思维训练、严谨务实的精神、对待事情的态度等，都能在将来的工作中用到。”黄辉说。
　　在培养学生科学兴趣方面，黄辉首先会安排课题组里的师兄师姐“带一带”刚进组的新生，帮助新生熟悉科研的环境和氛围，同时了解一下学生的特点以及对科研的兴趣。
　　当学生正式开始做研究工作时，黄辉最初会给学生一个相对容易的课题，鼓励并指导他发表一篇论文。黄辉表示，有时尽管成果不够重大，但在这个过程中，一方面提高了学生做科研的兴趣和自信心，另一方面训练了他认识理解科学问题以及论文写作等方面的能力。
　　在博士二年级的陈皓眼中，导师是他的引路人。他一直记得第一次见到导师时的情景。那时，黄辉正在实验室给学生们讲解光物理的Jablonski图（一种光物理过程图）。当时他还是本科生，对这些术语还很陌生，但是黄辉深入浅出地讲述深深吸引了陈皓。
　　黄辉对待学术严肃认真的态度和为人正直、做事可靠的作风，在陈皓心中留下了很深的印象。
　　“黄老师每周都坚持开一次组会，给我们的科研项目作出指导建议。他支持我们的全方面发展，在具体研究工作中不会给学生设限。为我们指明一个大方向后，鼓励我们在实验中多思考、多发现。他常说，即使做错了，也不要紧，因为往往真正的突破就是打破常规后得到的。”
　　陈皓记得，在一次做实验的过程中，原本项目立意是研究某一基团的引入对材料室温磷光的影响，但是他发现材料合成后很不稳定。原本以为实验失败了，但在黄辉的鼓励下，陈皓弄清楚了缘由，而后恰恰利用这一不稳定性开发出了它的另一方面的应用。
　　近年来，学科交叉的优势和特点日趋凸显，对于材料化学领域更是如此。不论科研还是学生培养，黄辉都特别重视“学科融合”。
　　陈皓在学习过程中发现，“黄老师常常把几个看似不相干的领域很好地融合在一起，作出了有特色的科研成果。”
　　在这方面，学生们都有着深切感受，“我们组研究方向涉及材料合成、光电器件、生物传感等领域，黄老师会根据学生背景以及学生反馈的意愿帮助学生选取适合自己的领域，并鼓励彼此学习交流，作出更重大的成果。”吕磊说。

　　黄辉在培养学生时很严格，重视“严”教，但这个“严格”，只有在学生懈怠、不努力、习惯不好时才会发生。批评并非目的，黄辉希望的是，通过一段时间的引导，甚至几次的批评，让学生慢慢形成好习惯，有好的学习态度。
　　不过，在学生们看来，这种“严格”正是黄老师对科研态度的严谨和对学生科研能力的锻炼。陈皓的成长深受老师的影响，“我们毕业的时候最重要的不是那张毕业证书，而是我们是否具有与学位相匹配的能力。自我学习能力、独立科研能力，这些才是黄老师在培养学生的过程中最重视的。”
　　“对于学术问题的交流讨论，我与学生之间是完全对等的，我非常希望他们质疑我，对我提建议。”黄辉说。

多重身份　挑战自我

　　黄辉不仅是国科大的教授、博士生导师，他还担任着中国化学会分子聚集发光委员会委员、青年工作者委员会委员、InfoMat杂志编委、Sci. China Chem.青年编委，科技部、国家奖励计划、国家自然科学基金委评审专家等职务。他还获得中科院优秀导师奖、唐立新优秀学者奖、朱李月华优秀教师奖、优秀本科生导师奖等，2017年被遴选为J. Mater. Chem. A.杂志Emerging Investigator。
　　2017年12月，黄辉又有了新的身份——国科大人力资源部副部长，且在2019年正式开始主持工作。
　　“您现在的工作状态如何？”
　　“时间完全被填满了，但乐在其中。”
　　对于黄辉来说，新身份一方面是压力，另一方面更是一种开心和幸福感，因为能够为学校的发展作出一份自己的贡献。
　　他把自己和部门视为“服务者”的角色，“之所以名为人力资源部，就是树立一种服务的理念，我们或许是管理者，但更主要是服务者，目的是要把学校老师们服务好，为学校的发展提供人力资源的有力支持。”
　　履新人力资源部以来，在国科大整体政策体系下，黄辉为人才“引得进、发展好、留得住”提出了诸多新想法，实施了诸多新举措。与过去相比，黄辉“出差”的日子也变多了，除了参加学术会议，他还要到全国，以及全球各地挖掘优秀人才，充实国科大人才队伍，致力于为学生提供最好的教育资源。同时他也会利用学术会议的机会宣传国科大及人才政策。
　　2020年，一场席卷全球的疫情突如其来。黄辉说，自己及全体人力资源部成员并没有闲下来，反而更忙了。
　　1月23日，面对“武汉封城”、疫情愈发紧张的局势，已经驱车一天一夜，快要到老家门口的黄辉带着家人果断掉头返回北京。在路上，他与家人轮流开车，利用休息时间与部门人员沟通，部署安排相关工作。
　　回到北京，黄辉带领人力资源部全员“上岗”，积极投身疫情防控工作。自1月23日起至暑假前，数月以来，他们紧绷守护教师安全之“弦”，没有休息过一天。
　　人力资源部建立了全校疫情防控教师工作群，及时传达上级与学校的疫情防控精神；每天整理数据，向上级6个部门报送全校教职工健康状况、行动轨迹等信息；为准备疫情防控的相关文件，他经常带领同事工作到深夜，并在定稿后第一时间将相关通知发送全校教职工。
　　在临近“五一”小长假时，面对上级部门的临时通知，为了让教师合理安排节日出行，他与同事们在几个小时内迅速汇集整理相关文件信息，在凌晨把通知发送给全校每位教职工。
　　“我们部门11位同事，大家齐心协力，在疫情防控中担负起自己的责任，保障安全，全校教职工最终无一感染。”黄辉说。
　　9月，国科大迎来了开学季，教师们也要回归校园和课堂，人力资源部再次投入新一轮“战斗”之中，他们提前安排了全校4个校区教职工错峰核酸检测、到岗注意事项等，保障开学季工作井然有序、安全开展。
　　在黄辉看来，过去这段日子紧张又充实，更是一次考验和锻炼。
　　不断挑战自我的黄辉依然步履匆匆，但始终坚定有力。
　　9月10日，是一年一度的教师节。人力资源部与其他部门共同举办了全校有史以来第一次大型教职工表彰活动，设立“领雁奖章”，表彰上一年度获得国家级和省部级奖励的老师，激发全校教师立德树人的积极性和创造性。
　　11月27日，他们又举办了首届“拾光奉献纪念典礼”，自2020年5月起设立“拾光奉献纪念奖”，授予当年度工作整10年、20年、30年和40年，以及当年度已经或即将退休的专任教师、教育管理干部和校部教职工，进一步激发全校教师的荣誉感和归属感。
　　“教师是一份有着荣誉感的工作，我们希望国科大的教师在这里感受到被认可、受尊重。”黄辉说。
　　从中国前往美国，又从美国返回中国；从学术界跨越到工业界，最后又返回学术界。黄辉在追求梦想的道路上，但行前路，不问西东。

　　本文原载于《国科大》杂志2020年第六期

　　原标题：《黄辉：但行前路 无问西东》

责任编辑：张婧睿
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