張楠：投身科研是一場華麗的冒險

本刊記者 陳 浩

張楠：投身科研是一場華麗的冒險

本刊記者 陳 浩

曾主持和參與了包括中國國家自然科學基金會、英國工程與物理科學研究基金會、美國海軍研究局、美國國家科學基金會等發起的多項科研項目。已在Nature Communications等國際著名學術期刊發表22篇學術論文，多次擔任如Scientific Reports，Journal of Physics D:Applied Physics，Physica Scripta等國際重要期刊的審稿人。

在科研領域，女科學家們的存在一直是一個“物以稀為貴”的狀態，盡管有些女性對科研有著強烈的熱愛，但是一些客觀因素總是阻礙著她們前進的步伐。堅持到底做科研，對于每一個女科學家而言，都是一個勇敢的抉擇，一場華麗的“冒險”。

張楠，就是這樣一位對科研抱有巨大熱忱的女科學家，在自己的科研歷程中，她信念始終，十年如一。

興趣與機遇，鑄就科研之路

金陵名城，人才輩出。作為一名南京人，張楠從小就對數學和邏輯有著濃厚的興趣。上大學之前，她也曾經苦惱過要選擇什么專業來作為自己學習的開端，最終她在老師的建議下，選擇了物理系。作為一門以實驗和觀察為基礎的自然科學，物理學在數學等各學科知識的輔助下，揭示著科學界中事物的道理，這一切對于張楠來說充滿著魅力。也許是“命中注定”，張楠從此和物理結下了不解之緣。

在學習與鉆研的過程中，張楠并沒有感覺這一切枯燥乏味。相反，科研這個領域仿佛發射著巨大的磁場吸引著她。深入接觸之后，張楠更是被科學研究那種嚴謹而又理性的魅力所征服，也正是這種堅定的信仰，讓她在這條道路上一直保持著極大的熱忱。

“路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索”。2005年，張楠拿到了牛津大學 Clarendon Fund全額獎學金資助，漂洋過海前往牛津大學繼續自己的科研之路。在牛津，張楠師從國際晶體學會副主席A.M.Glazer教授攻讀博士學位。在博士學習期間，張楠主要從事的是鈮酸鉀鈉材料的結構研究的工作。鈮酸鉀鈉是一種很有潛力的無鉛壓電材料，張楠的工作主要是通過高分辨率中子和X射線衍射方法，來作為認識鈮酸鉀鈉微觀結構的重要途徑，以此確定鈮酸鉀鈉不同成分下的結構，從而對其不同結構模型之間做出比較細致的區分。功夫不負有心人，最終，張楠在博士畢業之際，確定了鈮酸鉀鈉的相圖。到目前為止，鈮酸鉀鈉仍然是一種具有代表性的無鉛壓電材料，而現如今的很多研究者，在做相關研究工作的時候，也會參考張楠和她的小伙伴們所做出的相圖，這對張楠來說充滿著成就感。

博士畢業之后，張楠留在牛津大學物理系，先是參與開展了英國工程與物理科學研究基金會關于鈮酸鋰和鉭酸鋰的光學晶體研究項目，并成功獲得了牛津大學和華威大學的共同國際專利。在這期間，她開始接觸鋯材酸鉛這種經典壓電材料。在衍射技術的幫助下，張楠得到了一個具有非常好的分辨率的數據，通過對鋯鈦酸鉛平均結構的計算和精修得到結構模型，這對以后深入到微結構的研究大有裨益。

感恩與信仰，讓她不忘初心

對普通人來說，他們或許不知道壓電材料，不知道那些復雜的化學物質到底有著何種“功效”？但對張楠來說，這是她一直傾力研究的對象，不僅充滿神奇的魅力，還關系國計民生，被廣泛應用到軍事、醫療、工業等領域。但令人遺憾的是，現用的這種材料98%都是含鉛的。從2006年開始，國際上就有一種要逐步淘汰含鉛材料的趨勢，而張楠的主要研究方向就是：從探索已受到廣泛應用的高性能壓電材料的晶體結構角度出發，研究高壓電響應材料的結構與性能關系，并將這一思路應用于新材料開發，以解決目前無鉛材料在性能和通用性上難以與已有含鉛材料相媲美的難題。在衍射工具和大科學裝置的幫助之下，對鈣鈦礦晶體結構和疇結構進行深入的分析，對開發新材料起到更好的鋪墊作用。

在科學研究中，張楠她和研究伙伴們針對近十年來國內外對于鉛基壓電材料性能提高以及無鉛壓電材料開發的迫切需求，對鋯鈦酸鉛陶瓷材料進行了系統地結構研究。不僅系統建立了鋯鈦酸鉛材料的平均結構模型和局部結構模型，并基于材料獨特的局部結構揭示了其高壓電性能的內在機理，為開發新一代環保無鉛壓電材料提供了新思路。其中，有關鋯鈦酸鉛局部結構以及與高壓電性能的關系工作還獲得了美國陶瓷學會頒發的2015年度Spriggs相平衡獎，相關論文被評價為“2014年度陶瓷材料相平衡關系的文獻中最有價值的貢獻”。

眾所周知，鉛，不管是對于我們的身體還是環境的傷害都非常之大，無鉛材料的開發不管是對我們的實際生活還是自然環境都大有裨益。所以，盡管相關研究繁瑣深奧，但張楠及其科研同伴依然為之堅持。這樣的科研態度，其實與她的過往經歷有很大的關系。

在國外，張楠有著亦師亦友的師長，也就是她的博士導師——國際晶體學會副主席A.M.Glazer教授。當年，張楠作為博士后離開牛津大學的時候，正好是他的導師最后一個項目結題將要退休之際，所以張楠應該屬于他的關門弟子。A.M.Glazer教授雖然享受過無數的榮譽，但仍然保持著對科研的巨大好奇心。在每個做科研分析的日子里，他總會坐到張楠的旁邊，跟她一起花費一個上午或者下午的時間，共同解決問題。即使在喝咖啡的過程中，他也會隨時解答張楠在數據分析中所遇到的困惑。作為當年還在讀博士的張楠來說，有這樣一位悉心指導她且不吝嗇自己時間的導師，對她的整個科研思路和結果，無疑是影響巨大的。

雖然在國外發展順風順水，但在完成了自己的學業之后，張楠還是毅然決然的選擇了回國來繼續自己的科研事業。對她來說，雖然國內的科研環境與國外有所不同，但是國內那種相似領域的專家和學者想要合作的愿望，那種想要把科研工作做得更好，并且將成果轉化的愿望深深地感染著她。于是，張楠選擇了西安交大這個平臺，專心的做自己感興趣的科研。之所以選擇這個平臺，張楠是受到了西安交大的青年拔尖人才計劃的影響。西安交大的國際電介質研究中心，在國內享有很大的知名度，有著完整的團隊基礎和實驗設備以及平臺，也培養了許多電陶陶瓷方面的人才，更利于全身心的投入到科研當中。對于張楠來說，能在一個相對不受干擾的情況下，做一些獨立研究，無疑有著巨大的吸引力！

熱情與執著，讓她一直在路上

2016年，立志于無鉛材料開發的張楠，成功申請了2017國家自然基金青年項目。這個項目是國家自然科學基金人才系列的重要類型，最重要的是它支持青年科學技術人員在國家自然科學基金資助范圍內，自主選題開展基礎研究工作。這是給培育基礎研究后繼人才的一個鼓勵和肯定，也正是張楠這些年來研究“鐵電壓電材料”工作的延續。

憑借這一項目支持，一方面，張楠基于之前對居里點溫度以上鈣鈦礦材料的局部研究，提出并證實了立方順電相中存在局部氧八面體扭轉結構的一個階段性研究成果，繼續研究鈣鈦礦晶體的結構和性能關系，還有一些性能較好的壓電材料的機理。另外一方面基于已有的科研成果，繼續無鉛材料的開發。

目前，張楠和她的團隊還參與了一些薄膜材料的研究。回國之后開展的疇結構的研究工作，也在順利進行中，與此同時，張楠還不忘保持與國際同行的交流與合作，與德國錫根大學物理系、日本千葉大學、英國華威大學、捷克科學院以及歐洲同步輻射中心，也都有一些相關項目的溝通與合作。她每天都過得忙碌而又充實。可以看出的是，在壓電材料的開發這個課題上面，張楠一直在堅持不懈地鉆研著、探尋著。因為張楠在科研領域所取得的優秀成果，她還成功入選了第13批國家“千人計劃”青年項目，這無疑是對她科研成就的重大肯定。

投身于科研當中，對于很多人來說無疑充滿了后顧之憂。但是張楠對這份事業有著強烈的求知欲，在科學研究中，在微觀世界里，在科研這個“冒險”的旅途中，她感到幸福而又滿足。

近日，微博熱搜上的一個演講視頻引起了網友的廣泛關注，視頻的主人公清華大學生命科學學院的顏寧教授透露了國內科研的一個現狀：“在中國的大學里面，特別是獨立領導實驗室的女科學家的比例確實很少，而我去瑞典的時候發現他們竟然有50%。”其實，在科研這項事業中，并沒有性別之分。像張楠一樣，追隨自己那顆愛科研的心，執著向前，定會走出屬于自己的精彩。

專家簡介：

張楠，西安交通大學電信學院電子科學與技術系教授、博士生導師，第13批國家“千人計劃”青年項目入選者。主要從事鐵電壓電材料與器件、功能材料結構與性能關系、鈣鈦礦晶體材料微結構和疇結構研究、中子和X射線衍射等方面的研究。2005年本科畢業于南京大學物理系，2009年獲得牛津大學物理系博士學位。博士畢業后，分別在牛津大學和加拿大西門菲沙大學擔任博士后，2015年受聘于西安交通大學青年拔尖人才計劃。