左三为孙立涛

近日，2022年“科学探索奖”名单揭晓。《科技周刊》记者第一时间联系到先进制造领域获奖者——东南大学副校长、首席教授、博士生导师孙立涛。在其繁忙的工作日程中，记者见缝插针进行了采访。孙立涛认为，科研最珍贵的是想法，思考每一秒都在进行。

弄清“看不见”的实验过程

回顾孙立涛的科研历程，潜心探索、勤于思考的习惯确如一盏明灯，一步步指引他前行。2002年，孙立涛在中国科学院应用物理研究所开展纳米材料粒子辐照实验时发现，只能对比观察辐照实验前后的结果，中间过程是怎样的完全不清楚，只能靠猜测、推理、模拟、示意等，这一度让他很困惑，到底真实情况是否如此？为了弄清楚“看不见”的实验过程，孙立涛尝试有意识地对实验进行了重新设计。2003年，孙立涛基于透射电子显微镜，利用电子显微镜本身的电子束，直接辐照一根碳纳米管，成功实现了纳米管的剪切，还详细记录了切开的全过程，所有细节一目了然，这也是他第一次开展原位电子显微学实验，“还原本真，我认为这才是科研的真谛，也是探索的乐趣所在。”

在德国任博士后研究员期间，孙立涛的研究完全转到了原位电子显微学实验，“整个实验可以在线观察，过程就像变戏法一样。”真实见证实验全过程所带来的震撼让孙立涛豁然开朗，以至于若干年后的今天，他仍能回忆起那时的兴奋，“这比打游戏胜利的感受要好上千百倍，是一种全身心投入科研探索后的成就感、畅快感。”

2008年，孙立涛加入东南大学后，基于原子分辨的世界上第一台球差校正透射电子显微镜，和团队成员不断尝试给其加上光、电、力、热以及气、液环境等，让原子尺度下以边看边做的方式开展各种实验成为可能，也让“原子尺度下的制造”实现了可视化，实验过程中的科学奥秘一目了然。

创新的想法越来越多、探索的乐趣越来越浓、科研的动力越来越强……这种内心驱动的科学研究是身为科学家最幸福的事，这才是科学的真正魅力。所谓科研枯燥、无聊，只能说是外界对科研的想象或是不适合做科研人的托词。孙立涛用其对科研的无限热爱之情影响着一届届学生执着于科研之路、享受科研之乐、孕育科研之“果”。

通过原子制造探索无限未来

“不论是谁，想法没有高低，要敢于大胆提出自己的任何想法。”这是孙立涛常常和团队成员们说的一句话，也时时激励着团队年轻成员向更高的山峰挑战。

2010年，孙立涛教授团队首次在实验室发现石墨烯材料的超高吸附特性。“石墨烯材料性能很好，但因其单原子厚的结构使其精准按需制备十分困难，结构上任一原子的增加或减少都会极大地改变材料的性能。”正当学界为石墨烯材料精准制备一筹莫展时，孙立涛和团队却将目光投向了其受结构变化影响很小的比表面积之上。既然很难控制表面原子的数量，不如另辟蹊径，将这一结构缺陷转化为优势。材料表面原子越多，比表面积越大，吸附特性也越好。孙立涛说：“实验结果很多时候不会完全按照设计的来，但只要往前走，就会有新进展。”

随后的实验中，团队成员将原子尺度的石墨烯片层结构组装成海绵状的石墨烯三维结构材料，该材料与油接触，结果油一下子被吸了进去，但换成水则无法吸附，由此揭开了石墨烯三维结构材料吸油不吸水的特性，并开辟了石墨烯应用的新领域。2020年新冠肺炎疫情期间，孙立涛团队研发的40万只石墨烯口罩被发往武汉，而这些“超长待机时间”的新型口罩也正得益于团队对石墨烯材料超高吸附性能的创新应用。

从原子层面探索大千世界，是孙立涛从事科研的初衷。“只有在原子尺度之下，我们才能够真正弄清楚制造过程中的新现象、新原理和新机制。”采访中，孙立涛不止一次地畅想着未来，“或许我们会创建一个手机‘种植园’，让手机‘按需生长’；或许我们所佩戴的口罩可以是如纸般纤薄的显示屏；或许若干年后，微纳器件可以自然地和人融为一体……”孙立涛说，过去小尺度的制造是看不见的，常常是“打哪指哪”的加工方式，但现在可视化的原子制造可以实现“指哪打哪”。“只不过想要实现原子尺度下的多种材料、多种结构和多种工艺的融合制造，我们还有很长的一段路要走，同时也期待更多青年科研工作者的加入，不断贡献创新想法。”孙立涛说。