王欣然：新型二維有機材料制造晶體管 核心指標達到國際領先水平

    29歲評上教授、入選首批“青年千人計劃”、獲“中國青年五四獎章”、長江學者……如此多榮譽賦予一個“80后”海歸令人炫目的光環。他是南京大學電子科學與工程學院教授王欣然，2011年在美國做完博士后，選擇回國工作。對于原創科研，這個35歲的青年海歸有著近乎癡迷的認真和嚴謹。

    21世紀科研，最大的機遇在中國

    王欣然是美國科學院院士戴宏杰的學生，在校期間表現優異，也有機會在美國找到一份不錯的教職。但他還是選擇回國，因為他堅信“21世紀科研，最大的機遇在中國”。

    “我做出回國的決定其實沒有多少猶豫。”這個年輕的博導說，中國提出“科技強國”“人才強國”戰略，對于一個立志搞科研的人來說，是個難得的機遇。“更重要的是，我在國外感覺不踏實，回國后才有歸屬感。”

    王欣然說，他在斯坦福大學讀博期間，用的設備很多都是工業界捐贈的淘汰下來的設備。如今，他的實驗室新購買的設備，都是全世界最先進的。“現在國內的科研條件，尤其是硬件，絕不比國外差，很多地方還更好。”

    國家的政策關懷也讓他倍感溫暖。王欣然一回國就入選國家“青年千人計劃”，國家和學校配套了600萬元科研經費，還幫助解決了住房、孩子上學等生活問題，讓他可以心無旁騖做科研。

    研究對象越薄，對科研厚度的要求越高

    隨著硅基集成電路逼近極限，尋找新一代信息技術的新材料、新結構和新原理成為世界科研熱點。一直從事石墨烯等二維材料研發的王欣然，無疑站在了時代潮頭。

    “二維材料的厚度只有一個納米左右，相當于一張紙厚度的十萬分之一。”通過實驗室的顯微鏡和顯示屏，王欣然給記者展示研制出的新型二維層狀半導體材料——硫化鉬。他的實驗室用這種材料做成的晶體管，運行速度達到同類材料的世界最高水平。

    整天和“超薄”的二維材料打交道，王欣然對科研的“厚度”卻有著極其嚴格的要求。每周，他都帶領團隊成員梳理分析世界研究的最新進展，討論研究方向。而對于實驗的每一個數據，論文的每一個單詞，他都反復核算，確保無誤。

    在生活中，王欣然被學生們親切地稱為“老王”，師生常常一起吃飯，一塊打羽毛球。但只要涉及科研，他立即就會變身為嚴肅的“王教授”，對每一個數據和細節都有近乎苛刻的要求。

    “生活中可以放松，但科研時必須嚴謹。”王欣然說，在美國斯坦福大學、伊利諾伊大學的7年學習經歷，讓他養成了嚴格的學術規范和態度。

    回國短短5年，王欣然帶領團隊在《自然》子刊、《物理評論快報》、《先進材料》等國際著名期刊發表30余篇論文，被美國物理學會、自然出版集團等進行專題報道，至今仍保持著石墨烯場效應晶體管開關比的世界紀錄。

    一次意外嘗試，激發原創科研

    對科學的嚴謹并不意味著失去探索未知的勇氣。王欣然回國初期，由于研究方向在國內是空白、新購設備還沒到位，他和三個學生靠著“蹭設備”做實驗，在二維有機半導體方面的研究走在了世界前列。

    科學界研究的二維材料長期集中在無機領域。為了取得競爭優勢，王欣然在研究中引入有機材料，最初的打算是把有機材料生長到石墨烯表面。但實驗中，他們意外發現，一些有機材料的生長比他們預想的“更有意思”，通過一種氣相生長方式，可以生長成只有一個納米厚的單層。由這種新型二維有機材料制造的晶體管，核心指標達到國際領先。

    這次意外發現讓他們對二維半導體材料的研究從無機拓展到有機。2014年，這項研究成果發表在《自然》子刊，引起世界關注。2015年，美國國防部立項重點研究二維有機材料。

    王欣然的原創科研還在不斷拓展。“最新的研究方向是柔性電子學，比如可穿戴人體健康監測設備。”這個執著創新的山東小伙透露，目前，他們正在嘗試把電子器件做在很軟的橡膠上，厚度只有零點幾毫米，完全貼合皮膚，可通過體溫、汗液等實時監控人體健康狀況。<