王中林和他的纳米世界

[误打误撞]

1961年，王中林出生于陕西高阳镇。作为家中最小孩子，王中林得到了更多照顾。虽然家境不好，但全家人一起努力，给他提供了所能得到的最好教育。他也没让家人失望，小学、中学、高中一直都是第一名。1978年，王中林考取了西北电讯工程学院（西安电子科技大学的前身），专业是物理。

1981年，学校得到了送学生去美国进修的名额，20岁的王中林报了名，但因为英语太差，没通过。随后一年，他恶补英语，第二次选拔时，王中林顺利通过，并成为西北五省唯一被录取的学生。随后，他选择了亚利桑那州立大学（Arizona State University）作为目标，因为A开头的学校排在了列表最前面。可能也是同样的原因，他投身到了一位名叫考利（Cowley）的教授门下。当时他并不知道，这位全名叫做约翰·麦斯威尔·考利（John Maxwell Cowley）的教授，是高分辨电子显微学的祖师级人物。

就这样，一次撞大运般的选择，开启了王中林的科研之路。

[起步维艰]

在美国，王中林仅用四年时间就拿到了物理学博士学位，而其他人要六年或八年。这期间，王中林顺利完成了多个研究课题，从电子显微学到纳米材料表征。他的勤勉得到了教授考利的高度赞赏——“不管做什么，他都是最好的”。

但随后的故事却没有那么顺利。毕业后，王中林首先找到了美国石溪大学的一份博士后工作，然而，这里的实验条件太差，他习得了一身屠龙之术，这里却没有龙。后来他去英国剑桥大学，开始了新的研究生活。可惜，天时地利人和，总是难以凑全，在剑桥，他缺的是人和。

不过，正是在这段灰暗的岁月，王中林硬是达到了他的一个学术小高峰。那个年代，电子显微学还不成熟，很多研究者都是自成体系，甚至连使用的符号都不统一。实验受挫的王中林不想虚度光阴，他找来了该领域的所有文献，用了两年的时间，将所有这些知识提炼成了一本书——《电子成像和衍射中的弹性和非弹性散射》，这是他的第一本著作，一经出版就广受好评，被称为“具有卓越成就的经典之作”。

1995年，王中林应聘到了美国佐治亚理工学院当副教授，从事纳米科学研究。

初来乍到，王中林没有专用的实验室，只能白天看文献，晚上蹭别人的实验室。有些教授歧视他，倔强的王中林扛下了这些压力，用三年时间发表了80多篇论文，还获得了终身教授席位。随后王中林又用了五年时间，成了佐治亚理工学院的董事教授。全校数千名教职员工，这个荣誉每年只有两个名额。

[不走寻常路]

进入21世纪，笔记本电脑和手机开始占领人们的生活。笨重的电池似乎愈发难以满足这些精致的电子产品。同时，随着物联网的发展，微型传感器得到了大规模应用。这些数以万计的传感器比指甲盖还要小，如何给它们供电，成了一个大问题。

王中林适时地提出了“自驱动”这一概念。所谓自驱动，是指不依靠电池等储能器件，让电子产品直接从环境中收集能量。这个概念一经提出立刻引起了物理学界的广泛关注。

为了实现自驱动的构想，王中林将目光投向了氧化锌。氧化锌这种半导体材料具有很多神奇的特性，最让王中林着迷的，就是它的压电效应。氧化锌的压电效应早已被人发现，但一直也没有得到足够的重视，王中林却觉得这是块宝。

2009年，王中林通过一个纳米针尖，拨动氧化锌纳米棒，成功输出了5毫伏的电信号。这种纳米级氧化锌具有很好的柔韧性，即使发生30%的形变都不会破裂，这可以让压电效应得到最大程度的发挥。然而，电信号还是太微弱了。于是，王中林结合自己数十年纳米领域的经验，不断改进设计，最终制备了一种氧化锌纳米棒的阵列结构，再结合精密的电路设计，最终实现了1V的电信号输出——足以点亮一个小灯泡了。

但这还不够。2011年，有学生在测试一款纳米发电机时观察到了5V的电压信号，王中林经过仔细研究，发现是器件中使用到的材料表面比较粗糙，在实验中封装不稳，发生了滑动，造成了摩擦起电。王中林心想：为什么不把这个效应利用起来呢？

经过整整一年的探索，2012年初，王中林团队终于构建了一个全新的纳米器件：摩擦纳米发电机。这个装置可以通过摩擦起电效应和静电感应效应把微小的机械能转换为电能。更重要的是，摩擦发电具有史无前例的输出性能，可以实现高达数千伏的电压输出，而且它使用的都是便宜的高分子材料。

王中林觉得摩擦发电的潜力应该不止于此。他的下一个目标是驾驭海洋——将海浪的能量收集起来，实现人类梦寐以求的“蓝色能源”。为此，王中林设计了一款基于摩擦发电原理的球狀发电机。这种发电机由一个空心壳层和一个内部球体组成，可以漂浮在海洋上。随着海浪的冲击，壳层与内部球体发生相对位移与摩擦，从而产生电流。如果把成千上万个球体发电机串联成网络，将产生数目极其可观的电能。

就这样，纳米发电机走出了一条从基础科学到工程设计再到工业技术的“一条龙”路线，这种研究实践在世界范围都相当罕见。

2004年，王中林接受邀请担任国家纳米科学中心海外主任，正式在中国开始了研究工作。2009年，王中林当选最年轻的中国科学院外籍院士。

在王中林看来，科学家的人生分为三个阶段，第一阶段是向世界证明自己的才华;第二阶段是尽力帮助朋友和周围的人;第三个阶段要用自己的知识来为国家和社会作贡献。他觉得自己已经进入了第三个阶段。