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杨培东,加利福尼亚州大学伯克利分校华裔化学家、纳米技术领域专家,多次获得各种科学奖金和荣誉,成为纳米研究领域闪亮的明星。他的研究小组在只及人类头发丝千分之一的纳米导线上制造出了世界最小的激光器——纳米激光器。这在全球尚属首次。今年5月,美国全国科学基金会郑重的将2007年度的“艾伦·沃特曼奖”授予了杨培东,并在今后三年内为他提供超过50万美元的科研奖金。
哈佛闖关
杨培东出生于江苏省苏州市吴县,少年时在家乡的木渎中学完成了他从初中到高中的全部中学历程。1989年高中毕业,随即考上中国科学技术大学化学系。
进入大学后的杨培东对“纳米”有了更广泛的认识,他深刻了解到,纳米技术给人类社会带来的将是一场更大的变革与发展。
早在1959年,美国著名物理学家Richard.Feynman在当年的美国物理学年会发言中,就对未来的物理学作了一个精彩的预言:“如果我们按照自己的愿望一个一个地排列原子,将会出现什么呢?这些物质将有什么性质?这是十分有趣的问题。虽然我现在还不能精确地回答它,但我决不怀疑,当我们能在如此小的尺寸上进行操纵时,将得到具有大量独特性质的物质。”他的这段话,实质上是对纳米技术出现的预言。果然,到了20世纪80年代,一种专门研究尺寸范围在1~100nm之间的物质组成的、在这范围内将原子与分子重新组合排列以创制新物质的崭新科技出现了,这就是纳米技术。这种新科技的诞生与崛起,将给人类创造出许许多多的新物质、新材料和新机器,从而彻底改变人们千百年来所形成的生活习惯和生活内容,也将使人类对生命的诠释有一个全新的定义。
立志要在这领域里做出一番成绩的杨培东,1993年本科毕业取得学士学位后,马不停蹄地赶考美国哈佛大学化学与生物学博士学位。
对于一个普通家庭的学子来说,每一个成功都需要付出比别人更多的代价。初上哈佛,杨培东首先遇到的是语言障碍。但他凭着自己坚强的毅力,苦苦练习,仅三个月时间便基本上能与美国本土的老师和同学交流了。半年后,不论是在课内课外,也不论是口语、阅读或写作,他都达到了得心应手、运用自如的地步。
从踏上哈佛大学开始,20出头的杨培东就开始了勤工俭学,帮助教授查阅文献、作技术资料翻译之类的文书工作,换取一些费用。尽管条件艰苦,杨培东却是一个传统的孝子。刚到异国他乡,有太多的东西要添置,可他打工的第一份收入,就寄回了家中……
哈佛大学虽是学子们梦寐以求的“天堂学府”,可压力非常大。一方面学习强度大,研究任务重,另一方面学生们还要做助教,常常凌晨一两点钟才能休息,有时早晨四五时又得起床,刚去时很多人都适应不了。而中国学生所承受的还有生活上的考验——因为没时间做饭,他们常需要吃冻饺子,吃得多了、腻了,一闻到冻饺子味就想吐。
对杨培东来说这些都还容易忍受,最受不了的是美国人对中国的偏见,动不动就带着轻视的口吻对你说话。一些中国留学生在这种状态下受不了,最后不得不转学或退学了。杨培东却将这种行为看成是对自己意志的挑战,并决意要做出点成绩来,让他们瞧瞧。
杨培东在哈佛参加的第一个研究项目是和几个美国博士生一起合作的。在这个研究小组里,杨培东个子最小、最瘦。一开始,导师对这个清瘦的中国留学生并不看好,但杨培东积极的态度,灵活开放的思维方式,扎实的基础知识以及饱满的团队精神,使得他在众多新生中脱颖而出,很快成了项目小组的领头人,导师不得不对他刮目相看。
而杨培东在哈佛的导师,是纳米应用领域赫赫有名的查尔斯·利伯教授。这位导师领导着一个二十多人的实验小组,杨培东作为课题的负责人,带领小组成员夜以继日地工作,经常是每天工作17个小时,有时甚至通宵达旦。四年来,这个小组在纳米传感器、纳米电子线路等方面获得多项国际专利,杨培东本人也在纳米技术研究领域取得了重大突破。他在半导体纳米线的掺杂和纳米器件制造、P纳米线和相关器件应用、逻辑和其它纳米电子器件等方面共获得了6项美国、国际专利;在《自然》、《科学》等权威杂志上发表多篇研究论文,在国际上引起强烈反响。哈佛大学学报报道了他的事迹,称其为哈佛的“牛’,人。
如果说哈佛四年是沙漠之旅的话,在这沙漠之中也还有绿洲,这就是杨培东和他女友王玫的爱情。王玫是杨培东科技大学的同学,他们在大学时就相恋,尔后,杨培东来到马萨诸塞州查尔斯河畔的哈佛帝国,王玫则在纽黑文市中心的耶鲁大学攻读物理学博士学位。虽然青春热如火,但科学的使命重于泰山,为了争取早日学成快出成果,这对恋人忍受着内心煎熬情感折磨,极少相聚,相互激励。
正是凭着这样的意志和情操,闯过了种种难关。1997年秋,杨培东出色完成了博士论文《纳米材料的合成、性质、结构与应用》的答辩,取得了博士学位。而这一年王玫也完成了学业,获取博士学位。按理说他俩学成名就,尽可以筑巢成家,享其温馨了。但杨培东却认为:“哈佛四年,自己终于找到了一条通往理想境界的道路,必须快马加鞭地走下去!”作为一个科学工作者兼知心人的王玫,她不仅理解而且完全支持男友的志向与行动,她在耶鲁获取物理博士后,随即应聘于旧金山市内的一家软件公司,从精神到物质都大力支持杨培东的事业。
科海深潜
美国化学界有个规矩,学生毕业后一般不直接留校做教授搞研究,而必须先去其他大学或研究机构实践磨练,以此防止学术上的近亲繁殖和裙带关系,亦可促使毕业生拓展视野,帮助学校吸纳各方精英。因此,在哈佛取得博士学位后的杨培东,便从美国东海岸转到西海岸,来到加利福尼大学圣芭芭拉分校,从事博士后研究工作。
在圣芭芭拉的18个月时间,对杨培东来说十分重要。在这里,他开始形成和构建他的纳米技术研究计划,具体确定了在纳米材料与纳米器件等领域的主攻目标,并找准了最佳切入点,还有进行实验的规模、步骤、人员、经费等等。
1999年初,杨培东完成博士后研究员的工作后,便与大约20所美国顶尖级大学面谈,不久获得其中10余所大学的工作邀请,最后他选择了加州大学伯克利分校。年仅28岁的杨培东担任该校的化学助理教授,并独立负责一个实验室的科研工作。从圣芭芭拉到伯克利,路程并不遥远,但是,对杨培东来说,这次迁移是巨大的跨越,因为,这标志着杨培东在美国完成了从学生到大学教授的转变。
身为助理教授,杨培东手下有20个学生组成的研究组,其中有5名来自亚洲的学生,他们大部分来自中国和韩国。杨培东的实验室就在化学系的陈嘉庚大楼里,他们的研究,是在lO亿分之一米即纳米级上进行。用纳米科学家的话来说,这是个美丽的小世界。
从加入加州大学伯克利分校的那年起,杨培东便获得了一系列殊荣,其中包括2001年获得的阿尔弗雷德·斯隆奖、2002年的贝克曼青年研究员奖和2003年“100位世界顶尖青年发明 家”得主,以及Chevron Taxaco讲座教授奖等在内的多个重要奖项。
说起为什么能频频得奖,杨培东解释道:“这是因为我们在半导体纳米线方面做了始创研究,尤其是在光发射和能量转换方面。我们是正在领导这个领域的为数极少的研究组。”2001年6月,美国的权威科技杂志《科学》便刊登了一篇论文,专门报道及论述了杨培东研究组,在只及人类头发丝千分之一的纳米导线上,制造出世界上最小的激光器——纳米激光器,这一发明将用于未来的光子计算器。这篇论文引起了世界科技界的轰动。
如果说,杨培东28岁就加入加州大学伯克利分校教授队伍已经足以令人钦佩的话,那么,《科学》杂志这篇论文的刊登,则进一步证明了他的才华,奠定了他在美国纳米研究领域主力军的地位。也因此,杨培东摘取了阿尔弗雷德·斯隆奖,并成为劳任斯·利弗摩尔国家实验室的科学家。
2002年2月,杨培东晋升为教授,不久他领导的小组又在美国《纳米通讯》杂志上报告说,他们已成功地找到一种制造“多层结构”纳米线的方法,能够使硅和锗这两种不同的材料交织组成单根纳米线。这些线最细的达到20纳米。这一年,杨培东荣获膺贝克曼青年研究奖。
2003年4月,英国《自然》杂志刊登了杨培东研究组发表的单晶体氮化镓纳米管论文。这种纳米管耐久、性质一致,有优良的光电性能,技术应用前景广阔。现有的电子器件,无论计算机器件还是激光器,依赖的都是二维的半导体界面。而杨培东小组则率先实现了二维半导体界面功能向一维的转移。在这一过程中,半导体界面的接触面积得以大大缩小。
杨培东认为,从二维到一维这种维度的转换,将产生巨大的应用潜力,在计算机器件、光电器件、化学和生物传感器等领域,都应该占有很大的一席之地。
2004年6月28日,美国加州大学伯克利分校宣布,该校化學教授杨培东及其合作伙伴Majumdar研发出世界上第一个液体纳米晶管,这将成为未来生化处理器的奠基技术。这年7月,杨培东被当选为美国化学会纳米科学分会主席,同时担任美国化学会志(J.Am.Chem.Soc.)杂志主编。
就是这样,杨培东及其研究小组,在纳米材料的组成、结构、性能的调控与功能化、新型材料与纳米结构的合成新途径及其生长与结构组装等问题的研究、创新上,不断取得新成就,特别是在纳米激光器材、纳米管流体场效应管的发现与发明方面,作出了尤为杰出的贡献。他在国际权威学术期刊发表论文120余篇,并多次获得各种科学奖励和荣誉称号。作为世界纳米研究领域一颗最新升起的璀灿明星,杨培东辉耀在美国的科坛上,放射出中华民族的智慧之光。
哈佛闖关
杨培东出生于江苏省苏州市吴县,少年时在家乡的木渎中学完成了他从初中到高中的全部中学历程。1989年高中毕业,随即考上中国科学技术大学化学系。
进入大学后的杨培东对“纳米”有了更广泛的认识,他深刻了解到,纳米技术给人类社会带来的将是一场更大的变革与发展。
早在1959年,美国著名物理学家Richard.Feynman在当年的美国物理学年会发言中,就对未来的物理学作了一个精彩的预言:“如果我们按照自己的愿望一个一个地排列原子,将会出现什么呢?这些物质将有什么性质?这是十分有趣的问题。虽然我现在还不能精确地回答它,但我决不怀疑,当我们能在如此小的尺寸上进行操纵时,将得到具有大量独特性质的物质。”他的这段话,实质上是对纳米技术出现的预言。果然,到了20世纪80年代,一种专门研究尺寸范围在1~100nm之间的物质组成的、在这范围内将原子与分子重新组合排列以创制新物质的崭新科技出现了,这就是纳米技术。这种新科技的诞生与崛起,将给人类创造出许许多多的新物质、新材料和新机器,从而彻底改变人们千百年来所形成的生活习惯和生活内容,也将使人类对生命的诠释有一个全新的定义。
立志要在这领域里做出一番成绩的杨培东,1993年本科毕业取得学士学位后,马不停蹄地赶考美国哈佛大学化学与生物学博士学位。
对于一个普通家庭的学子来说,每一个成功都需要付出比别人更多的代价。初上哈佛,杨培东首先遇到的是语言障碍。但他凭着自己坚强的毅力,苦苦练习,仅三个月时间便基本上能与美国本土的老师和同学交流了。半年后,不论是在课内课外,也不论是口语、阅读或写作,他都达到了得心应手、运用自如的地步。
从踏上哈佛大学开始,20出头的杨培东就开始了勤工俭学,帮助教授查阅文献、作技术资料翻译之类的文书工作,换取一些费用。尽管条件艰苦,杨培东却是一个传统的孝子。刚到异国他乡,有太多的东西要添置,可他打工的第一份收入,就寄回了家中……
哈佛大学虽是学子们梦寐以求的“天堂学府”,可压力非常大。一方面学习强度大,研究任务重,另一方面学生们还要做助教,常常凌晨一两点钟才能休息,有时早晨四五时又得起床,刚去时很多人都适应不了。而中国学生所承受的还有生活上的考验——因为没时间做饭,他们常需要吃冻饺子,吃得多了、腻了,一闻到冻饺子味就想吐。
对杨培东来说这些都还容易忍受,最受不了的是美国人对中国的偏见,动不动就带着轻视的口吻对你说话。一些中国留学生在这种状态下受不了,最后不得不转学或退学了。杨培东却将这种行为看成是对自己意志的挑战,并决意要做出点成绩来,让他们瞧瞧。
杨培东在哈佛参加的第一个研究项目是和几个美国博士生一起合作的。在这个研究小组里,杨培东个子最小、最瘦。一开始,导师对这个清瘦的中国留学生并不看好,但杨培东积极的态度,灵活开放的思维方式,扎实的基础知识以及饱满的团队精神,使得他在众多新生中脱颖而出,很快成了项目小组的领头人,导师不得不对他刮目相看。
而杨培东在哈佛的导师,是纳米应用领域赫赫有名的查尔斯·利伯教授。这位导师领导着一个二十多人的实验小组,杨培东作为课题的负责人,带领小组成员夜以继日地工作,经常是每天工作17个小时,有时甚至通宵达旦。四年来,这个小组在纳米传感器、纳米电子线路等方面获得多项国际专利,杨培东本人也在纳米技术研究领域取得了重大突破。他在半导体纳米线的掺杂和纳米器件制造、P纳米线和相关器件应用、逻辑和其它纳米电子器件等方面共获得了6项美国、国际专利;在《自然》、《科学》等权威杂志上发表多篇研究论文,在国际上引起强烈反响。哈佛大学学报报道了他的事迹,称其为哈佛的“牛’,人。
如果说哈佛四年是沙漠之旅的话,在这沙漠之中也还有绿洲,这就是杨培东和他女友王玫的爱情。王玫是杨培东科技大学的同学,他们在大学时就相恋,尔后,杨培东来到马萨诸塞州查尔斯河畔的哈佛帝国,王玫则在纽黑文市中心的耶鲁大学攻读物理学博士学位。虽然青春热如火,但科学的使命重于泰山,为了争取早日学成快出成果,这对恋人忍受着内心煎熬情感折磨,极少相聚,相互激励。
正是凭着这样的意志和情操,闯过了种种难关。1997年秋,杨培东出色完成了博士论文《纳米材料的合成、性质、结构与应用》的答辩,取得了博士学位。而这一年王玫也完成了学业,获取博士学位。按理说他俩学成名就,尽可以筑巢成家,享其温馨了。但杨培东却认为:“哈佛四年,自己终于找到了一条通往理想境界的道路,必须快马加鞭地走下去!”作为一个科学工作者兼知心人的王玫,她不仅理解而且完全支持男友的志向与行动,她在耶鲁获取物理博士后,随即应聘于旧金山市内的一家软件公司,从精神到物质都大力支持杨培东的事业。
科海深潜
美国化学界有个规矩,学生毕业后一般不直接留校做教授搞研究,而必须先去其他大学或研究机构实践磨练,以此防止学术上的近亲繁殖和裙带关系,亦可促使毕业生拓展视野,帮助学校吸纳各方精英。因此,在哈佛取得博士学位后的杨培东,便从美国东海岸转到西海岸,来到加利福尼大学圣芭芭拉分校,从事博士后研究工作。
在圣芭芭拉的18个月时间,对杨培东来说十分重要。在这里,他开始形成和构建他的纳米技术研究计划,具体确定了在纳米材料与纳米器件等领域的主攻目标,并找准了最佳切入点,还有进行实验的规模、步骤、人员、经费等等。
1999年初,杨培东完成博士后研究员的工作后,便与大约20所美国顶尖级大学面谈,不久获得其中10余所大学的工作邀请,最后他选择了加州大学伯克利分校。年仅28岁的杨培东担任该校的化学助理教授,并独立负责一个实验室的科研工作。从圣芭芭拉到伯克利,路程并不遥远,但是,对杨培东来说,这次迁移是巨大的跨越,因为,这标志着杨培东在美国完成了从学生到大学教授的转变。
身为助理教授,杨培东手下有20个学生组成的研究组,其中有5名来自亚洲的学生,他们大部分来自中国和韩国。杨培东的实验室就在化学系的陈嘉庚大楼里,他们的研究,是在lO亿分之一米即纳米级上进行。用纳米科学家的话来说,这是个美丽的小世界。
从加入加州大学伯克利分校的那年起,杨培东便获得了一系列殊荣,其中包括2001年获得的阿尔弗雷德·斯隆奖、2002年的贝克曼青年研究员奖和2003年“100位世界顶尖青年发明 家”得主,以及Chevron Taxaco讲座教授奖等在内的多个重要奖项。
说起为什么能频频得奖,杨培东解释道:“这是因为我们在半导体纳米线方面做了始创研究,尤其是在光发射和能量转换方面。我们是正在领导这个领域的为数极少的研究组。”2001年6月,美国的权威科技杂志《科学》便刊登了一篇论文,专门报道及论述了杨培东研究组,在只及人类头发丝千分之一的纳米导线上,制造出世界上最小的激光器——纳米激光器,这一发明将用于未来的光子计算器。这篇论文引起了世界科技界的轰动。
如果说,杨培东28岁就加入加州大学伯克利分校教授队伍已经足以令人钦佩的话,那么,《科学》杂志这篇论文的刊登,则进一步证明了他的才华,奠定了他在美国纳米研究领域主力军的地位。也因此,杨培东摘取了阿尔弗雷德·斯隆奖,并成为劳任斯·利弗摩尔国家实验室的科学家。
2002年2月,杨培东晋升为教授,不久他领导的小组又在美国《纳米通讯》杂志上报告说,他们已成功地找到一种制造“多层结构”纳米线的方法,能够使硅和锗这两种不同的材料交织组成单根纳米线。这些线最细的达到20纳米。这一年,杨培东荣获膺贝克曼青年研究奖。
2003年4月,英国《自然》杂志刊登了杨培东研究组发表的单晶体氮化镓纳米管论文。这种纳米管耐久、性质一致,有优良的光电性能,技术应用前景广阔。现有的电子器件,无论计算机器件还是激光器,依赖的都是二维的半导体界面。而杨培东小组则率先实现了二维半导体界面功能向一维的转移。在这一过程中,半导体界面的接触面积得以大大缩小。
杨培东认为,从二维到一维这种维度的转换,将产生巨大的应用潜力,在计算机器件、光电器件、化学和生物传感器等领域,都应该占有很大的一席之地。
2004年6月28日,美国加州大学伯克利分校宣布,该校化學教授杨培东及其合作伙伴Majumdar研发出世界上第一个液体纳米晶管,这将成为未来生化处理器的奠基技术。这年7月,杨培东被当选为美国化学会纳米科学分会主席,同时担任美国化学会志(J.Am.Chem.Soc.)杂志主编。
就是这样,杨培东及其研究小组,在纳米材料的组成、结构、性能的调控与功能化、新型材料与纳米结构的合成新途径及其生长与结构组装等问题的研究、创新上,不断取得新成就,特别是在纳米激光器材、纳米管流体场效应管的发现与发明方面,作出了尤为杰出的贡献。他在国际权威学术期刊发表论文120余篇,并多次获得各种科学奖励和荣誉称号。作为世界纳米研究领域一颗最新升起的璀灿明星,杨培东辉耀在美国的科坛上,放射出中华民族的智慧之光。