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优秀毕业生董丽:以纯粹之心,做感兴趣的科研

发布日期:2023年06月21日 08:00  点击次数:

董丽,信息科学与工程学院2020级博士研究生,师从李德春教授。研究方向为新一代纳米材料激光调制器件的优化改性,创新提出表面缺陷提升纳米材料近红外非线性光学响应和超快光学调制特性,阐释清楚多种缺陷类型的影响机理和分析手段,为后续开发先进纳米材料脉冲激光调制器件奠定了强有力的研究基础。目前以第一作者在Composite Part B:Engineering等发表高水平期刊13篇,累计影响因子超79。获得山东大学校长奖、学术之星奖、国家奖学金、研究生优秀学术成果奖一等奖、优秀研究生干部奖、青岛市千名优秀大学生等荣誉。

新一代纳米材料激光调制器件:大成若缺,其用不弊

两千多年前,老子在《道德经》中提到“大成若缺,其用不弊”,意思是完美之物都好似有缺陷,但其作用不会衰竭。巧合的是,董丽再开展纳米材料激光调制器件优化改性研究时的思路,竟然与这一思想不谋而合。

脉冲激光的产生和应用一直是现代科学研究的重要组成部分。传统的脉冲激光调制器件,比如目前成熟的半导体可饱和吸收镜,其响应带宽较窄,面向不同的激光应用需要分别定制对应波长的器件,且其价格昂贵,影响了其广泛应用。近年来纳米材料激光调制元件掀起了脉冲激光领域的研究热潮。但是大部分纳米材料的吸收峰在短波长范围内,在近红外长波长的吸收较弱,不利于其实际激光应用。为解决此难题,董丽在其材料表面引入一定量的缺陷,通过系统的第一性原理计算与相关实验验证了这种缺陷确实可以有效提升纳米材料体系在近红外甚至中红外波段的吸收响应,实现了1064 nm~2275 nm范围内的宽带光学吸收响应。然后基于此也进行了一系列的应用,实现了具有超快锁模以及超高信噪比的飞秒激光器的稳定运转。在缺陷成就的美中,为新一代纳米材料激光调制器件实现优化改性,更为后续开发先进纳米材料光调制器件奠定了强有力的研究与应用的基础

在博士初期阶段,董丽阅读了大量文献,发现在纳米材料表面引入缺陷后,在很多应用领域中产生了更有利的物理和电化学性能,比如,表面缺陷可以作为活性位点,促进纳米材料的吸附和催化效果;在石墨烯等材料中引入一些缺陷还可以使得本身这种非磁性材料产生局部磁矩,导致总体产生宏观顺磁性等。在这些新兴研究成果的启发下,她的脑海中逐渐浮现出一个问题,“缺陷”在非线性光学吸收领域有没有好的作用呢?“缺陷”的关键词被画了双横线,愈发清晰。顺着这未知的方向,董丽一开始主要借助理论计算做了一些探索,她发现在某些特定的材料中引入合适的缺陷,确实会对吸收波长产生明显由短波长向长波长的红移,惊喜之余,她又基于理论的研究做了大量的实验探索。

在基于缺陷修饰的纳米材料激光调制器件制备好了之后,将其耦合进激光腔中试图实现超快锁模实验的时候,研究遇到了瓶颈,实验做了很长时间一直没有实现锁模激光输出。困惑和怀疑接踵而至——是这种“缺陷”的引入使得纳米材料光调制器件不适合用在这种稳定的锁模激光器里,还是实验的什么地方出了纰漏?面对一次次失败,董丽始终没有放弃这个方向,不断完善,一路坚持,做了非常长的时间,最终在理论计算与实验结果的双重验证下攻破了难点。

良师益友,快乐藏不住的小家

一路走来,董丽最感激的是导师李德春教授。导师在学术思想上的高度和生活中睿智从容的作风都时刻影响着她。

董丽说,可能每个博士在学术上都会遇到一段感到迷茫或者遇到瓶颈的时期,幸运的是,她遇到了她的导师,很多时候,导师的一句话、一个想法就会让董丽产生很多新的思路,顿悟问题的所在。李德春教授经常与学生们说,不论科研上还是生活上,做什么事情要以目标为导向,并始终一以贯之地走下去,这时刻提醒着董丽,使她在不断的实践中也摸索出自己对于这一理念的理解与践行:科研中始终坚信失败是成功之母,遇到瓶颈不气馁不放弃;生活里从容应对世间繁杂,遇到难题如果不是非常影响自己的重要事情,通通一笑了之。这些对她的科研与生活有很大的帮助。

“课题组就像是家一样。”博士的科研生活并不轻松,每到中秋元旦等节日,导师和师母就会带着课题组成员一起出去聚餐,去海边散步赏月。她说,读博期间,自己从未感受到艰苦与孤单,课题组中,不论是科研还是生活都是非常充实、快乐的,大家有什么问题都会一起讨论,有什么事情也会一起分享,真正做到了快乐科研,快乐成长。

良师带领,益友相行。是导师和师兄师姐带着她在科研路上前行,如今,成了课题组大师姐的董丽,也把这份热情与温情继续传递给师弟师妹们。她会给他们分享研究领域内的文献,带着他们一起做基本的实验,一起交流讨论遇到的问题,就像当初的师兄师姐无私地帮自己一样。“今年有两个研究生是和我一起毕业的,我看着他们入学,看着他们进步,最后和他们一起毕业,还是非常快乐、非常有感触的。”

董丽曾和一位师弟合作进行研究,主攻实验方向的董丽和擅长理论计算的师弟优势互补,一起实现了基于纳米材料脉冲激光调制器件光学器械的理论仿真工作。师弟毕业的时候,董丽感慨良多,一起探索科研,一起发光发热,共同推进整个研究的进展,这是董丽觉得和师门好友们在一起最快乐的事。“他们毕业了,我心里总有点空落落的感觉。”

“闲不住”的董丽还主动自荐担任博士班班长,虽然事务比较多,尤其是疫情防控期间,但是她感受到更多的是充实与快乐。除了在电脑前或者实验室里做科研,作为班长可以和更多人进行交流,既充实了单调的生活,也在奉献班集体中找到了自己的价值。班里还组织了在学院大厅打羽毛球活动,一开始只有两三个人去打,快乐总是吸引人们驻足,后来人越来越多,大家一有时间就聚在一起打球放松。

以纯粹之心,做感兴趣的科研

本硕博至今9年的时间,董丽已发表了13篇高水平期刊论文。回想起当初选择这个研究方向的决策时刻,董丽一下子就回到初见导师李德春教授时的场景——知识与感染力交织的课堂、走来走去与同学们密切交流的场景,那股带着笑意的亲切感迎面而来。这门在本科期间选修的光学课程,无意间成了董丽与纳米材料光学研究缘分的起点。通过课下与老师的多次交流,她决定师从李德春教授硕博连读。

董丽最快乐的事莫过于有了一个想法时,通过理论计算、仿真得到的结果,和实验的结果正好是吻合的,“你的想法得到了理论的认可,也得到了实验的验证,那一瞬间的幸福和快乐是无法言说的。”

“从事科学研究,我可以针对某一个领域进行深入探索,这种探索是无止境的。”产品的前沿应用和某些器件的更新换代更多还是依靠此领域前期多年基础研究的积累。董丽说自己正在做的基础研究,或许能给后来的人们进一步探索提供一点铺垫。“这些基础性的研究,需要我们这些科研工作者来做。”

“博士毕业之后我想去做一名教师,继续自己的学术研究。”董丽非常憧憬地回忆起自己的童年,小时候的她就喜欢玩当老师的游戏,也一直想做一名老师。“我觉得把自己的知识传授给学生,让他们去继续发光发热,是一件非常幸福的事。”

未来,是科学家董丽,还是人民教师董丽?时间会给出答案……

【供稿单位:宣传部    作者:张辰萌    摄影:受访者提供         编辑:新闻网工作室    责任编辑:张丹丹  】

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