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绽放于表面分析科学的高岭之花

文章来源:中国科技新闻网   文章作者:本站编辑   更新时间:2017-03-14    

  ——记清华大学分析中心高级工程师姚文清

  科学研究是一种特殊的职业、特殊的工作,强烈依赖于研究者的主观能动性,需要投入大量的精力和时间。而女性科研工作者在专注科研的同时,还要顾及家庭,更是辛苦。清华大学分析中心高级工程师姚文清多年来致力于从事纳米薄膜材料表面化学结构及环境催化材料的高效技术研究工作,成绩斐然,为我国在相关领域的研究达到和领先于国际水平做出了突出的贡献。

  姚文清,任国家大型科学仪器中心共享平台-北京电子能谱中心副主任,清华大学分析中心表面分析室主任,兼任全国微束分析标准化委员会表面化学分析分技术委员会副主任、国际标准化委员会表面化学分析分委员会委员、教育部高校分析测试中心研究会副秘书长,北京理化分析测试协会表面分析技术委员会副理事长、中国感光学会光催化专业委员会委员、东北大学秦皇岛分校兼职教授等。主要从事纳米薄膜材料表面化学结构及环境催化材料的高效技术研究,承担和参与973、863、国家基金委、国家标准委等项目多项。

  精研表面分析方法,制定首个俄歇电子能谱中国标准

  俄歇电子能谱是一种利用高能电子束为激发源的表面分析技术, 其作用深度仅为几个原子层,通过分析电子束激发的特征俄歇电子的能量可以获得表面元素的定性及定量结果。结合离子刻蚀技术可以方便获得材料表面沿深度方向的元素分布状态,是表面成分分析的重要手段之一,广泛的应用于材料相关领域的研究,特别是在半导体材料,半导体薄膜工艺以及失效分析等领域。X射线光电子能谱可被用来分析材料表面的元素组成,元素化学价态和电子态,是应用最为广泛的表面分析技术,广泛应用于材料科学,生物科学以及其他领域。

  在表面分析领域,如何应用表面分析技术对纳米材料进行准确表面结构分析,并扩大应用功能范围是表面分析技术领域发展的重要目标。从制定我国第一个俄歇电子能谱 “GB/T 26533俄歇电子能谱分析方法通则”开始,相继开展建立了分析绝缘类样品表面成分及化合态等分析方法国家标准,建立了国家实验室认证认可、计量认证资质认定的检测依据。针对俄歇电子能谱仪、X射线光电子能谱仪建立了检测纳米材料表面定量的分析方法和规范。确定仪器能量标不确定度等校准校正方法,使不同厂家生产的各型号同类仪器检测数据具有科学性和可比性。2016年作为我国唯一代表参加俄歇电子能谱的国际标准制定,在中、日、美6个实验室的实验比对中,测定结果最接近实际值,为共同完成的国际标准ISO/TR 22335 -2007奠定了实验基础。研究成果已制定国际标准1项、国家标准12项。

  不断突破,提升航天元器件可靠性

  现今空间科技领域已成为我国国家发展的重要战略领域之一。通过对1980年到2005年在轨航天器的失效统计分析,大约占一半比例的失效类型是关于电方面的。直接暴露在外太空环境中的电子元器件在长期运作过程中发生的失效问题,必定成为空间科技领域的一个技术难题。姚文清通过在超高真空系统中对器件进行紫外辐照、温度变化、电场变化等试验,在此环境下对航空用电子元器件进行原位模拟腐蚀,并采用AES等表面分析技术对器件腐蚀进行微观评价,建立器件腐蚀和失效的早期判断新方法。2015年,姚文清承担的科技部创新方法工作专项项目“新型功能材料的理化性能分析表达方法及应用”顺利结题,研究成果为缓解这技术难题提供了强有力的理论依据。

  关于电接触材料,姚文清告诉我们:电接触材料是制备电力、电器电路中通、断控制及负载电流电器(如开关、继电器、起动器及仪器仪表等)的关键材料,负担接通、断开电路及负载电流的任务,材料性能决定了电器开关的开断能力和接触可靠性。纳米级表面分析技术可以了解该尺度材料表面的腐蚀形式、腐蚀产物种类和形态,在早期对表面腐蚀的程度和腐蚀过程进行准确分析和评价。该微观评价方法的建立,对提高电接触材料及器件的可靠性生产具有现实意义。

  目前,项目成果已应用于多家半导体生产企业,涉及军工、独资、合资及国有大型企业,为企业产品质量设置了安全保障。解决了产业中突出的技术瓶颈,提高了工艺水平,为信息、生物、航空、航天、新能源及相关产业的高性能稳定材料提供了保证,有利于推动我国新材料产业发展所需的分析测试方法开发与应用向更高和更深层次发展。

  倾情科研,虔诚奉献

  作为副主任,姚文清还要负责行政事务,姚文清苦笑道:“行政事务真的很繁琐,谈不上是什么大事,但却很耗时间。除此之外,我还有自己的科研课题要做。这样一算,真的是每天都很忙。”所以姚文清时常感叹时间不够用,还告诉我们女儿还调侃说她是家里的“主席”——跟“主席”一样忙。

  科学研究是一种特殊的职业、特殊的工作,科研人员需要具备的基本素质包括科学素质、文化素质、政治素质、心理素质以及甘于清贫与寂寞的决心、孜孜不倦的学习态度、坚持不懈地探索精神。每一个科研成果无不是科研工作者倾注了大量的心血和时间的结果。女性科研工作者在科研的同时还要顾及家庭,更是辛苦。身为女性科研工作者,姚文清表示:“对于女性科研工作者来说,家庭真的是一个无可避开的节点。一方面是科研工作中紧凑的行程,另一方面是需要照顾的家庭和家人。要在二者之间达到一个平衡,有时候真的不是那么轻松。”

  多年的科研积累,姚文清陆续发表了在 Applied Catalysis B-Environmental、Physical Chemistry Chemical Physics 等高水平国际期刊发表SCI 收录论文 90余篇,总他引2019次,ESI Top Paper高被引论文4篇,杂志封面、封底SCI学术论文各1篇,成果获得了国际同行的广泛引用和好评。制定国际标准1项、国家标准12项,国家发明专利授权和申请5项,论著2部。科研工作获得国家自然科学奖:2011 年二等奖(第四完成人),教育部自然科学奖:2016年一等奖(第二完成人)、2007 年二等奖(第二完成人)、2010 年一等奖 (第四完成人),环保部环境保护科学技术奖:2015 年三等奖(第三完成人)。成绩的背后,凝结的是姚文清多年的心血。

  姚文清在工作中行事干练,雷厉风行,然而她本人却人如其名,知性优雅,谦和诚朴,睿智内敛,通身书卷气,待人接物给人如沐春风之感,是典型的科研工作者的气质。姚文清认为,一个人的价值体现在方方面面,付出就会有回报。这些年,她始终坚持行进在科研的道路上,倾情科研,虔诚奉献,相信随着时间的推移,定能绽放更加美丽的科研之花。

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