劉忠范 為了從高原到高峰的飛躍

他是我國納米技術先行者、國家科技部納米重大研究計劃項目“準一維半導體材料的結構調控、物性測量及器件基礎”首席科學家，長期從事低維碳材料與納米結構器件研究，在碳納米管、石墨烯等碳基電子材料的控制生長和器件加工方法、基于掃描探針技術的超高密度信息存儲研究方面取得一系列成果，2011年11月當選為中科院化學部院士。

納米是什么？納米其實是-個度量單位，一個納米長度相當于十億分之一米。但現代高科技賦予納米技術的含義又不僅僅是度量單位。物質到了納米級后，物理、化學性質便會發生根本性變化。

物質在納米世界里的神奇變化使科學家們產生了很大興趣，他們設法把納米材料用到飛機上，用以吸收雷達波，于是，隱形飛機問世了；將鎳或銅鋅化合物加工成納米顆粒，可以代替昂貴的鉑或鈀作催化劑；在高分子塑料中加入納米材料制成的刀具，比鉆石刀具還硬；將電腦芯片和光盤加工成納米級，其運算速度和記錄密度高出幾個數量級；用納米技術造出的計算機芯片可以植入到大腦；將來也可能用納米技術制成從地球通往月球的天梯……

納米科技帶給人們無限遐想。

童年故事：貧窮 夢想 追求

1962年冬，劉忠范出生在吉林九臺的一個農民家庭。家里很窮，兄弟姐妹又多，但母親堅持送幾個孩子讀書。

家里窮，作業本寫完后用橡皮擦干凈了再用，反復幾次。有一次他和哥哥賭氣撕了一頁，還挨了打。上高中時劉忠范離開村校到鄉里，離家有15里地，付不出住宿錢，也買不起自行車，每天就走路上學。他是沒錢住校的極少數學生之一，每天要走30里路，來回三個小時，不管刮風下雨，他都堅持去學校。路上要經過一條河，下雨了河水漲了，他就把衣服和書包頂在頭上游過去……最辛苦的是冬天，早上5點上路天是黑的，回來天也是黑的，他膽子又小。有幾次天氣太惡劣，到了學校都沒人。不過，他沒有因此缺過一天課。

后來在劉忠范留學過的東京大學，有一則“游水求學”的故事，被演繹成書呆子傳奇流傳著。故事說的是一天拂曉，一個少年迎著晨曦上路，斜挎的書包里，除了書本還有母親準備的溫熱干糧。少年疾走如飛。突然，大雨如注，必經的一座小橋淹沒在水中，少年沒多想，跳入水中，游到對岸……到達學校，才發現沒人來上學。

劉忠范從小到大都比較乖，也許是家里太窮了，血液里一些不安分的因子很早就被壓制住了，他比一般孩子要多些單純和“遲鈍”，沒有反叛的青春期，一直聽老師家長的話，刻苦讀書。他的經濟條件是最差的，而學習成績卻一直是學校的第一名。

單純的特質，靈動的特性。小小年紀的劉忠范，對美妙的大自然充滿探求欲。

父母到田里勞作去了。他突發奇想，給家里種的茄子、辣椒和雞、豬、狗、鵝們拉手風琴（哥哥從學校借來的），看看這些動物都有哪些反應。結果他發現，一拉手風琴，所有的動物都向他跑來，停留時間最短的是雞，鵝聽得最認真，甚至引頸鳴和。而狗翹著尾巴在他旁邊轉圈子，只是湊熱鬧……

用涼開水澆地是否比生水更好？劉忠范也曾懷著強烈的好奇心實驗過。書上看到的東西他都想親自試驗一下。父親務農，母親是家庭婦女，只有哥哥有文化。兄弟姐妹五個，在鄰村的小學教書的哥哥大他14歲。哥哥有許多書，但舍不得借給他，怕被他弄壞弄丟。他就偷出來看，小說、唐詩宋詞、毛主席詩詞……結果，哥哥的嗜好，大多變成了他的興趣。

1979年考大學，劉忠范是鄉中學唯一一名上榜生，不會填報志愿，只好請老師幫忙，第一志愿填的延邊大學，第二志愿是吉林工學院。老師也不知道上延邊大學要會朝鮮語，所以他直接上了吉林工學院。從小愛念書，是哥哥的熏陶。而愛上化學，是受到初、高中階段兩位化學老師的影響。這樣，在考大學時，他就毫不猶豫地選擇了化學。考上大學的劉忠范穿得很舊，拿個破書包和大茶缸，成天往圖書館和教室跑，因為沒錢去社交，而看書不要錢。

成才確是要歷經艱苦。當功成名就之時，回顧少年時期的磨難，劉忠范無限感慨：“我的人生挺簡單，就是在做一件事情，小時候是讀書學習，現在是讀書研究，很難分為幾個明顯的階段。生活條件是改善了，但生活本質沒有變。如果要按年齡分，對我自己而言，我覺得哪個階段都重要，有青春期的貧窮和挫折、奮斗和夢想，才有現在的進步、幸福以及平和。我一直認為，經歷是人生的財富，無論是成功的經歷，還是失敗的經歷，都是如此。”

攀登之旅：馬拉松不是百米賽

1983年本科畢業后，劉忠范赴日留學，先后在日本橫濱國立大學、東京大學取得了碩士和博士學位，并在東京大學和分子科學研究所做博士后。

博士期間，劉忠范隨國際著名光電化學家藤嶋昭先生做研究，很為先生的工作精神感動，年過半百仍撲在事業上。先生家離學校有近兩個小時的車程，但他早上8點半必到辦公室，晚上10點才離開。這幾年先生都是諾貝爾獎的熱門人選。

自幼養成的勤奮習慣和藤嶋昭先生的表率，讓劉忠范在日學習期間取得很大成功，獲得了日本政府獎學金并在《Nature》上發表了學術論文。與中國不同的社會環境，也讓埋頭讀書不問世事的劉忠范更加開朗起來。這時，北京大學化學系的教授蔡生民找到了他，不止一次地邀請劉忠范回國。蔡教授的真誠打動了他。

劉忠范確實有機會長期留在國外，然而，他選擇了祖國。科學的確沒有國界，但科學家一定要有祖國。他屬于這個地方，這里有他的夢想、他的青春、他的師友，他的父老鄉親……

他選擇了北大。當時也沒有考慮過其他高校，或許北大的悠久歷史吸引了他，或許北大的自由氛圍吸引了他，總之，十幾年后回憶起來，劉忠范覺得，“北大是最適合我的”。

劉忠范選擇了納米。

人們接受納米有一個過程。1997年9月27日，北京大學成立了納米科技中心，這是中國高校的第一個跨院系、跨學科從事納米交叉學科研究的綜合性研究中心。劉忠范接到很多電話，有人問到，聽說你們搞出一種納米，貴不貴，好不好吃？他只好回答他，納米太小了，既不好吃，恐怕也吃不飽。

近年來，納米技術掀起了陣陣熱潮，也漸漸出現在人們生活中。納米技術將為目前阻礙發展的許多技術難題提供新的解決方案和思路，進一步提高人們的生活水平并有可能在很大程度上改變人們的生活方式。1986年諾貝爾物理獎得主羅雷爾說，曾重視微米科技的國家，今天都已成為發達國家，而納米科技則為人們提供了新的發展機遇，今天重視納米科技的國家必將在未來的高科技競爭中獨領風騷。

1994年，劉忠范申請了科技部攀登計劃項目，經費500萬——在90年代初期，這是一個非常龐大的數字——劉忠范成為這個項目的首席科學家，也是當時科技部最年輕的首席科學家。他從此開始了納米攀登之旅。

“當時是做納米級的信息存儲技術，相當于超級光盤。這個項目共有三個承擔單位，還包括當時的北大電子學系——現在的信息科學技術學院的吳全德院士和薛增泉教授以及吉林大學化學系的李鐵津教授。吳先生盡管年事已高，但對‘納米’非常敏感。吳老先生和薛教授都是做信息技術的，尤其有感于我國微電子技術發展的曲折和落后現狀，而納米技術應該是一個難得的機會。因此，我們之間產生了強烈共鳴，覺得應該醞釀一個計劃，大張旗鼓地在納米領域開拓。這就是北京大學納米科技中心成立的初衷。”

1993年回國后，劉忠范親手建立起光電智能材料研究室。當時高校還多以“課題組”形式組織科研，“研究室”這個名字新鮮而洋氣。起初的確什么都沒有，完全從零開始做。有幾間空房子，每一個插頭在什么地方放著，都要劉忠范自己設計以后找人安裝，桌椅板凳都是他自己一件件買的。

1993年，劉忠范花50多萬元人民幣買了一臺用于看原子和分子的STM儀器（掃描隧道顯微鏡），差不多是國內最早進口的洋玩意。需要為儀器配置防震臺，但是因為資金緊張，劉忠范只能帶著學生到學校附近的工地上找沙子和鋸末代替。沙子和鋸末弄回來以后，還要曬干才能用。他們是7月份開始做這個事情的，正好趕上雨季，一下雨還得搶收這些曬著的寶貝。至今劉忠范回憶當年的艱辛仍然記憶猶新。

創業是艱辛的。當年的劉忠范人稱“拼命三郎”，每天最早進樓的是他，最晚一個走出實驗室的還是他。由于總是工作到深夜，樓門早已關閉，因此他經常翻越化學樓的鐵門，因此練就了一副好身手，他自嘲道。他的口號是“一天二十六小時工作制”，在他的感染下，他的學生、他的同事也都變成了大大小小的拼命三郎。搞前沿研究需要先進設備。為了購買這些設備，他省吃儉用，甚至到了摳門的程度。他還學會了砍價，變成了砍價高手。他冒著風險舉債，最多時超過80萬元。要知道，在十幾年前，這是一筆巨額債務。

科研工作很辛苦，但也充滿了快樂。在劉忠范眼里，研究的一大樂趣就是和學生一道創造故事。學生一個錯誤的實驗設計帶來了熱化學燒孔存儲技術；一位女同學的頑固不化和他的堅持加包容收獲了石墨烯的偏析生長方法，進而開啟了石墨烯生長過程工程學研究之門。回憶起這些往事，劉忠范的臉上洋溢著成就感。

劉忠范現任北京大學化學與分子工程學院“納米科技崗位”長江特聘教授、北京大學納米科技中心主任、物理化學研究所所長、以及科技部納米重大研究計劃項目首席科學家、基金委“表界面納米工程學”創新研究群體學術帶頭人等職，2007年加入九三學社。他還擔任中國化學會、中國材料研究學會和中國微米納米技術學會常務理事，“化學學報”和“化學通報”副主編，以及Adv. Mater.、Chemistry_ An Asian J.、Nano Research、NPG Asia Materials、J. Photochem. Photobiol. （C） Photochem. Rev.、J. Nanoscience Letters、Frontiers of Chinese Chemistry、“微納電子技術”、“物理化學學報”、“電化學”等國內外著名學術期刊編委或顧問編委。英國物理學會Fellow，歐美同學會會員。

揮灑人生：從高原到高峰

十幾年來，中國納米科技發展得飛快。從發表論文數量上看，已經與美國并駕齊驅，論文的檔次也越來越高，盡管原創性和影響力尚有待提高。劉忠范為中國納米的發展簡單勾勒了三部曲：科學、技術和工程。“要向兩頭進軍，一頭是解決納米中的大科學問題、真正的原創性科學問題；另一頭是納米技術的產業化問題，解決關鍵的技術和工程問題。我們還有許多努力和揮灑的空間，從科學到技術到產業是一條崎嶇的攀登之旅，納米技術的真正魅力在于它所蘊藏的巨大生產力。國家需要投入和耐心，最后才能開花結果。”

談起與自己一同成長的北大納米科技中心，劉忠范說，北大的納米研究，總體上還處于納米科學的層面，經過十幾年的努力，已經取得了長足進步，在國內外擁有了一定的學術影響和地位，化學學院、信息學院和物理學院的納米團隊功不可沒。當然，我們還缺少重大突破，需要從高原到高峰的飛躍。

劉忠范特別推崇團隊精神和團隊文化建設，這或許與他多年留學日本的經歷有關。說起他的研究團隊，他充滿了激情和自豪。他總是強調，他所取得的些許成績，都是團隊成員共同拼搏、共同奮斗的結果。他的研究團隊，從最初的幾個人、十幾個人，發展到今天的幾十個人，不斷地壯大著，也形成了獨具一格的團隊文化。這種團隊文化中，既有對科學的熱愛和執著，也有快樂的業余生活。新年聯歡晚會上學生們自編自導的精彩節目從另一方面展示了他團隊的創造力。每周一次的羽毛球俱樂部活動，還有一年一度的五一春游、研究室周年慶典、以及教師還鄉團活動，使他的團隊充滿朝氣和凝聚力。正是這樣的團隊文化，帶來了一個又一個的學術研究成果，也使北大成為國際知名的低維碳材料研究基地。他的信條是，人才決定潛力，機制決定效率，文化決定高度。

劉忠范最自豪的不是他發表的300多篇學術論文，而是培養了一批熱愛科學、熱愛納米的弟子。他的弟子絕大多數都在國內外知名學術機構從事科研工作，其中有21位晉升為教授，而副教授和助理教授則更多。在人才培養方面，他總是不遺余力，傾注了大量心血。他極為認真地講，他更希望將來有一天被稱為教育家，而不僅僅是一名科學家。

責任是通向偉大的代價，這是丘吉爾的一句名言。已近天命之年的劉忠范深深地感受到越來越多的社會責任。兒時刻骨銘心的貧窮經歷使他對農村教育和失學兒童問題極為敏感，并力所能及地做些事情。他的多方奔走、努力和奉獻給他曾經就讀的村小帶來了漂亮的新校舍、嶄新的桌椅和計算機房、以及寬敞明亮的圖書室。他收到學生家長寄來的感謝信，講述自己的孩子第一次看到和使用電腦時的激動心情，他感動得落了淚。他設立的獎學金拯救了不少瀕臨失學的兒童。作為一名“九三”人，他感受到更多的責任，也有了更為廣闊的舞臺，為國家、社會的發展獻計獻策。

人生是永不停息的馬拉松，前人在指引著我們，后人在追趕著我們，我們始終處在激烈的競爭中，要超越一個又一個極限，達到一個又一個目標，就要永不懈怠地艱苦奮斗。只有這樣，才能最終到達科學研究的巔峰。

這正是劉忠范銳進不息奮斗精神的真實寫照。