柯小行：“见微知著”的青年科学家

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同样是碳单质，为什么钻石具有超硬的力学性能，并闪耀着灼灼光芒，而铅笔芯其貌不扬，并被橡皮一擦就掉？同样是净化汽车尾气催化剂的贵金属材料，为什么有的用量多、单价贵，而有的用量少、价格低廉，并且净化性能更好？性能差异的秘密，往往就藏在材料微观结构的差异上。

北京工业大学固体微结构与性能研究所副教授、北京“海聚工程”青年项目入选者柯小行博士就致力于通过观察材料的微观结构，揭示材料性能差异的秘密，进而推动更优性能材料的制造。“见微知著”是对她科研工作最好的形容。

打开新世界的大门

柯小行来自浙江，声音甜美，有着江南女子的婉约气质，一时让人很难将她与普通人印象中枯燥的科研工作联系起来。她的科研之路起始于浙江大学，本科就读于材料科学与工程专业的她一次随学长参观实验室，透过电子显微镜她第一次领略到了微观世界的魅力。

“在透射电镜下，每项材料的內部纹理都被呈现得非常清晰，太神奇了，仿佛整个世界都不同了。”从此，她打开了新世界的大门，走上了材料物理学的科研之路。

本科毕业后，她远赴比利时安特卫普大学攻读物理学专业。虽然很多人对安特卫普大学并不像对牛津、剑桥一样熟悉，但在电子显微学领域，安特卫普大学拥有世界著名的电镜中心之一EMAT。

在这个著名的电镜中心，柯小行师从比利时皇家科学院院士、安特卫普学派大师Gustaaf Van Tendeloo教授及透射电镜三维成像学先锋人物Sara Bals教授，取得了博士学位，并获得了比利时显微研究学会（BSM）颁发的材料类唯一的“2011年度优秀博士论文”奖。此后，她留在安特卫普大学继续从事博士后研究。博士后期间，她研究碳纳米管、石墨烯等各种自己感兴趣的材料，极大地拓宽了自己的研究视域。

在比利时的科研生活是丰富充实的，但柯小行从没想过要留下来，但对于什么时候回国也没有想好。

“在国外的日子很开心，导师亲切，同事也好，科研氛围很自由，直到有一个周末，我没有去实验室，外出回来坐在地铁里，想象着自己年老的样子，要一直在这个异乡国度待下去吗？”一种不安袭上柯小行的心头。

此心安处是吾乡。从那一刻起，柯小行觉得该回国了。

结缘北工大

下了回国的决心，柯小行便开始筛选国内合适的单位。当时除了北京工业大学以外，还有一所知名高校也向她发出了邀请。而当她实地感受了北京工业大学后，便很快做出了选择。

2013年中，柯小行还在比利时从事博士后研究，她利用假期特意转道北京，拜访了固体微结构与性能研究所的隋曼龄教授。隋教授学养深厚，是教育部“长江学者”和基金委“杰出青年”，在国际知名期刊上经常可以看到隋教授的研究成果。那次面对面的交谈让柯小行深深感受到了隋教授的人格魅力，她希望能与这样的学者一起工作。

在科研设备上，当时研究所正计划购置世界上最先进的透射电镜，“订单都已经下了”，毫不逊色于她在比利时使用的设备。

而接下来与学校人事部门的沟通更是让她彻底安了心。人事部门的老师向她详细介绍了北京“海聚工程”政策和学校的各类支持政策。“非常清楚明白。”柯小行当下就决定到北京工业大学工作，并着手申报北京“海聚工程”。

之后的一切都非常顺利，柯小行成功入选北京市“海聚工程”，于2014年入职北京工业大学，并拎包入住学校提供的公寓房。这让她几乎无缝衔接地投入到了科研工作之中。

入职3年多来，她已经完成了1项国家自然科学基金青年基金项目，并承担了北京市教委资助项目和北京市科技新星项目，入选了北京工业大学首批“青年百人”和北京市“科技新星”。

“每个材料的微结构里，都隐藏着巨大的秘密。当我们发现这些秘密后，可以反过来指导材料设计和性能改进，这也是电子显微学存在的意义。”柯小行强调。

她的研究方向涵盖了超高分辨透射电子显微学、纳米材料的三维电子重构、氧化物异质结界面物理化学等多个领域。在这些基础研究领域，她已经发表了近80篇学术论文，其中多篇发表在Nature Communications、Nature Photonics、Small等具有国际影响力的学术期刊上。此外，她还多次受邀在国际学术研讨会上做报告。

“自己有很多想做的事，尤其是在电子显微学领域。”柯小行说，“例如，纳米材料的三维电子重构就是将我们看到的平面材料，利用三维重构的方法，让材料呈现出它在三维空间的全面结构，从而为材料改进性能提供更多依据。”

虽然想做的事很多，但对于科研，柯小行是极为认真的。她认为科研最重要的是严谨，来不得一点马虎，更不要有急功近利、弄虚作假的成分。严谨是基本的职业道德。除此之外，还要有怀疑一切的精神，这是创新的重要品质。

不辜负学生的师者

除了做科研，柯小行还“教科研”。在北工大面向优秀本科生设立的樊恭烋学院中，她为本科生开设了一门叫“科学研究方法导论”的课程。

这门课程面向来自全校不同专业的本科生，目的是培养他们对科研的兴趣，并逐步掌握科学的科研方法。课程全英文教学，而且没有现成的教材，一切都需要教师从头设计，很有难度。但在海外从事多年科研工作的柯小行知道，这门课程非常有意义，也希望将自己对科研的热爱和心得体会传授给初入大学的孩子们。

“既然是传授科研方法，就要侧重教学过程，不能照本宣科，让孩子们多做开放性课题，在日常作业中提升表达能力。”因此，这门课的一个重要组成部分便是学院独创设计的Keystone研究计划，由学生组成课题组，选择自己感兴趣的问题开展研究。而柯小行则指导学生运用专业方法调研文献、做实验、评估数据，最终产生出创新成果，并形成课题报告。

在她办公室不大的柜子里，放着厚厚的几本学生提交的课题报告。柯小行甚至还保留着学生提交的第一版课题报告，上面密密麻麻都是柯小行的批注。

為了激发学生的学习兴趣，柯小行还专门为这门课程开设了微信公众号，公众号的欢迎语是这样的：“视官微菌心情，不定期推送课程相关信息、作业及好玩的文章”，文风俏皮可爱，贴近年轻人。

“上课时间有限，很多内容来不及说，就在公众号上写出来，孩子们也特别可爱，每当我发布教学互动，并注明前三名回答者免一道作业题时，学生们都非常踊跃。”有时，她还会自费买一些书，以奖品的形式送给孩子们。

事实上，柯小行本身的科研任务也很重，经常需要加班做实验。但她仍然花费了大量精力在教学上，“科研和教学都要花精力，不能偏袒任何一个。每次看到孩子们学习投入、作业认真的样子，即使自己加班加点，也不能辜负他们。”

2017年，柯小行在北京工业大学“我最喜爱的教师”评选中被学生评为“立德树人”榜样。她在朋友圈里这样写道“虽然我也没有很多奖牌，但这一定是我最最珍爱的一块。未来也要更加努力，才对得起这沉甸甸的字”。

青年科学家的使命感

前不久，柯小行在北京市科委“科技新星”项目的资助下，前往德国参加了一个由德国于利希研究中心举办的能源系统国际暑期学校，与来自各个国家的青年学者就能源技术与效率、能源安全和能源政策、环境挑战和气候变化等领域进行了研讨和学习。

与以往参加的专业性很强的学术会议不同，这次的培训与会者背景多样，既有研究能源技术的，也有研究能源政策的，从各种角度对能源这一话题进行了探讨。她还在交流中向各国的青年学者介绍了中国近年来在可再生能源领域取得的长足进展，表达了中国在未来提高可再生能源使用比例、促进节能减排上的决心。

“通过这次培训，我发现中国作为一个大国，能否履行在应对全球气候变化上的承诺，在国际上确实很受关注。”

这让柯小行得以从更大背景下去审视自己的科研和教学。柯小行谈到，以往对于这方面，只是作为一个研究的引言“放在那儿”。而现在，她真正体会到了自己所做研究对国家、对世界的意义。

“会更有使命感地去做科研。”

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柯小行，北京工业大学固体微结构与性能研究所副教授，硕士生导师，北京市“海聚工程”专家（青年项目）。浙江大学材料专业学士、硕士，比利时安特卫普大学物理学博士，比利时安特卫普大学物理系电镜中心博士后。2014年11月，进入北京工业大学固体微结构与性能研究所工作。截至目前，发表学术论文近80篇，受邀发表综述文章，并做国际学术研讨会邀请报告多次。所获荣誉还包括北京工业大学“青年百人”（2015年）、北京市“科技新星”（2016年）称号。