卢柯：领跑纳米技术

王　洛

卢柯，38岁，2003年当选为中科院院士，是我国最年轻的院士。2004年3月30日，在中国青年年度人物评选中，他荣膺年度科学家奖。

这位年轻的中国科学院院士，以其在纳米技术领域的独特贡献向人们昭示了一片诱人的科学天地。

在瞬息万变的纳米研究领域要跑得快

从读研究生开始，十几年来，卢柯一直专注于研究金属材料。他说：“我非常幸运，从事了这个全世界都关注的研究领域。”这个热门领域就是纳米材料。

卢柯的历史也像纳米一样有点传奇色彩。在中科院新当选院士材料上，关于卢柯成就的介绍是：“发展了一种制备无微孔隙和界面污染金属纳米材料的新方法———非晶完全晶化法”。这个重要成就，使我国在纳米晶体研究领域一跃而进入国际前列。而这一思路是卢柯1990年读博士时提出的，那年他刚刚25岁。卢柯在攻读博士学位期间，对非晶态金属的晶化动力学及其微观机制进行了深入研究，在国际学术刊物上发表论文10余篇，被本领域一些知名专家称为“非晶态金属晶化方面近10年来的好文章”。而由他发展的制造纳米材料的新方法，解决了多年来一直困扰着科学界的纳米材料孔隙大、密度小、易断裂等问题，成为当今国际上纳米材料的三种主要制备方法之一。

2000年，由他领导的研究小组在进一步冷轧实验中，卢柯与同事们观察到一种奇异现象：发丝状的纳米铜的长度竟能从1厘米左右延伸到近1米，而其厚度却能从1毫米逐渐减少到20微米……这一研究成果被评为当年中国十大科技进展之一。

2003年8月，第十三届国际材料强度大会在匈牙利首都布达佩斯举行，卢柯作了大会特邀报告。此后三个多月他被增补为中科院院士。一个这么年轻的科学工作者就获得如此高的荣誉。卢柯做什么都比别人快几拍，在飞速发展、瞬息万变的纳米研究领域，用卢柯的话说：“跑得不快能行吗？”

在古人的墨块中就有纳米尺度的颗粒

卢柯说：“纳米技术在应用上可以涉及到许多方面，对我们生活的方方面面都可能带来很大变化，而且它是一项十分具体的新技术，但我并不认为纳米技术的具体应用已经进入成熟阶段，它还有许多需要解决的问题。”2003年卢柯与他的课题小组在美国《科学》杂志上发表了一项最新发现：将铁表层的晶粒细化到纳米尺度，其氮化反应温度显著降低，这为氮化处理更多种材料和器件提供了可能，其应用前景十分看好。如果将这些枯燥的专业名词与现实应用联系起来，无疑更有助于公众理解材料科学家的工作。但卢柯并不十分乐观，他说：“这需要相当长的一个过程，就像不锈钢出现几十年后才开始大量用于社会生活。一些国家重大科技工程中的设备就包含我们金属所的工作，但要想在更大范围内使用这些成果，我们还需要做更多的工作。”

卢柯认为，纳米技术在很多人的头脑中还只是概念而已，做这方面的普及工作显得十分重要。卢柯给我们解释纳米的概念时说：“纳米是长度单位，由毫米到微米，再到纳米，纳米不是最小，但已经很小了，正因为其小，在结构、性能的调节方面就有了不同，它的神奇之处就显示出来了。”他举例说：“我国古人用的墨块中就有纳米尺度的颗粒，只是那时人们还没有纳米的概念，我们现在则是有意识地应用。”

卢柯认为，科技与人文的发展是统一的，任何技术的发展都应该得到理性的控制。“纳米技术也有可怕的一面，那就是谁也不知道它到底能发展到哪一步，到底能做什么。”

对有些人谈到的“纳米技术将导致一场革命”，卢柯说：“有这种可能，但还要取决于今后一段时间内纳米技术的发展情况。”而对有些人提出的所谓“纳米是一场骗局”的论调，卢柯则毫不含糊地说：“那就让我们走着瞧吧！”

我在加倍地读书

1988年金属所准备让卢柯去日本读博士，当时他爱人也接到了美国一所大学的入学通知书。一些同学和亲友都督促他们赶快办手续。卢柯却反复思考：“就整体科技发展水平而言我国是落后，而就局部来说，有些方面不一定比国外差，金属所具有国际水平的仪器设备和科研环境，我要立足在国内发展。”卢柯认为科技的发展很大程度上取决于人的思想观念的发展，尽管在中国做尖端科研的条件与国外比有不小的差距，但能不能做好主要取决于人，要对自己的思维有信心才行。

平时，卢柯喜欢打网球，他说他能从网球中寻找生活的技巧，并把它用到工作中去，工作也给了他许多幸福的感受。在颁奖仪式上，卢柯的老师赵忠贤认为卢柯是“科学地从事科学研究的人”。卢柯感慨地说：“在我增选为中科院院士的时候，我不认为自己是一个合格的能享受如此荣誉的人，但这鼓励我要耐得住寂寞，做更深入的研究工作。”

如今，卢柯已经培养了近20名研究生，这些学生大都出国了。卢柯不认为这是什么坏事，他说：“中国纳米技术部分研究在国际有一席之地，是领先的，但整体水平与国外相比差距比较大，无论是保持优势，还是缩小差距都需要有人打出去，再打回来，我们需要把金属所这块阵地经营好，这就能为今后回归的人才创造发展的条件。”

卢柯回母校南京理工大学作报告，有人问他是如何成功的。卢柯对他的师弟师妹们说：“10年前的今天，我在读书，现在的我还在加倍地读书。我建议大家利用现在大学良好的环境，抓紧时间读书。对从事科学研究的人来说，一生都需要好好读书。”

敢于修正国际权威确定的位向关系

卢柯深入系统地研究了纳米材料的结构性能及稳定性，在全致密纳米材料中发现了反常Hall-Petch关系，提出并在实验中证实了纳米晶体的晶格畸变效应。这些开创性的研究成果突破了以往的传统观点和理论框架，将纳米材料的研究推向了一个新的高度。他领导的研究小组还创造性地提出了过热晶体熔化的均匀形核灾变模型，建立了固体熔点的动力学极限理论，提出了非晶态合金晶化的新微观机制--有序原子集团切变沉积机制。这些结果极大地丰富和完善了非平衡相变过程动力学理论。

在2000年出版的《SCIENCE》杂志上，卢柯领导的研究小组公布了关于纳米材料超塑延展性的研究成果。他们在实验中发现纳米金属铜样品在室温下具有的神奇特性———超塑延展性，而没有加工硬化效应。即将晶粒为纳米尺度的铜放在室温下反复冷轧，延伸率能达到5100%，而不出现硬化现象。这一发现表明金属纳米材料具有与普通的金属材料完全不同的力学性能和加工行为，缩短了纳米材料理论和实际应用的距离。纳米材料“鼻祖”、德国科学家格莱特教授认为，这项工作是“本领域的一次突破，它第一次向人们展示了无空隙纳米材料是如何变形的”。这一成果被评为2000年中国十大科技新闻，申请获准专利7项。

1990年，卢柯在新晶化微观机制的基础上提出制备纳米晶体的新方法———非晶晶化法，该方法具有工艺简单、晶粒度易于控制、界面清洁且不含微孔洞等优点。论文在美国《J.Appl.Phys》及《Scripta Metall.Mater.》发表后至1994年6月份已被引用近200次。国际学术刊物《Mater.Sci.Eng.Reports》邀请他撰写此领域的专题综述。这一方法已成为当今国际上纳米材料的三种主要制备方法之一。该制备方法的确定，使我国在纳米晶体研究领域一跃进入国际前列。1998年国际亚稳及纳米材料年会(ISMANAM)授予卢柯博士ISMANAM金质奖章, 以表彰他对这一新兴领域的杰出贡献。卢柯成为我国材料界第一位获此殊荣的青年学者。

近年来，卢柯在《SCIENCE》等学术刊物上发表论文193篇，22次在国际学术会议上做特邀报告，论文被SCI（科学引文索引）引用高达1200余次，确立了我国在世界上该领域的领先地位。他先后被选聘为国际纳米材料委员会委员（唯一的中国委员）、国际《亚稳及纳米材料杂志》、《国际非平衡过程杂志》和《德国金属学报》等学术刊物国际编委。他多次担任国际学术会议主席、分会主席或学术委员，兼任国内五所大学的兼职教授和德国马普学会金属研究所、美国威斯康星大学、德国柏林工业大学、法国特瓦鲁技术大学、新加坡国立大学访问教授，培养博士硕士生39人。作为中科院最年轻的院士———卢柯，他的实力与魅力都让人惊讶。