「找準方向，然後堅持做下去。不要怕‘硬骨頭’，解決科研難題才是最鍛煉人的。」浙江大學研究員 楊宗銀說，「基本每個月都會對方案進行叠代。只有不斷打磨，才能使微型光譜儀日臻完善。」
2019年，楊宗銀聯合國內外科研人員，用半導體納米材料研制出彼時世界上最小的光譜儀，其體積是當時市面上小型光譜儀的千分之一。
此後，楊宗銀帶領團隊研發出體積更小的、效能更強勁的光譜儀。它可以被套用在手機、手表等器材中。截至目前，他已經在【科學】【自然·通訊】【科學·進展】等學術期刊發表論文40篇。
楊宗銀在做實驗。受訪者供圖
01
用自制裝置造「彩虹」
小時候，楊宗銀喜歡自己搞點小發明，經常把家裏的小電器拆掉，用零件制作玩具。
「家裏的電器壞了，非專業出身的父親會自己修理。受他影響，我從小就喜歡擺弄各種電器零件。」楊宗銀回憶道。
成功用電機做出小車、小船後，楊宗銀還無師自通用二極管搭出整流橋，用三極管和光敏電阻做出光控鬧鐘。幾次發明小試，使他愈發對電子科學著迷。
高考後，楊宗銀進入浙江大學。入學之初，他從套用生物專業轉到機械工程及自動化專業。此後，他熱衷於參加機器人、機械電子設計等領域的競賽，獲得全國大學生機械創新設計大賽一等獎等獎項。
不過，就在所有人都認為楊宗銀將在機械工程領域大展拳腳時，他卻做出了一個令人意外的決定——從機械專業轉到光電專業。
讓楊宗銀萌生「跨界」念頭的，是浙江大學光電科學與工程學院教授童利民。經學長推薦，楊宗銀結識了童利民。與他暢聊一番後，楊宗銀決定讀研並改變賽道。
讀研之初，楊宗銀有時幫師兄準備納米材料。等操作熟練後，他萌生了對納米材料進行改造的想法。「德國化學家凱庫勒夢見一條蛇首尾相接而後發現苯環。某天我突然想到，能否將納米線首尾相接。」他回憶道。
有想法但沒現成的實驗器材，怎麽辦？那就自己造一套。
2011年，用自己造的實驗裝置，楊宗銀與學長谷付星在世界上首次報道了生長帶隙漸變納米線的方法，解決了傳統半導體中光電材料無法覆蓋整個光譜範圍的難題。在熒光顯微鏡下，用此方法得到的納米線就像一道彩虹。
基於這種納米線，楊宗銀和其他科研人員研制出當時全球最寬光譜可調諧激光器。
02
為一個目標嘗試150次
讀博期間，楊宗銀一邊完成導師交給自己的任務，一邊朝下一個目標前進：研制微型光譜儀。
透過測量物質光譜，光譜儀可以分析物體的化學成分，常被用於檢測空氣質素、作物生長情況和人體健康狀況等。不過，雖已問世百余年，光譜儀體積依舊較大，小尺寸和高效能無法兼具。
研制微型光譜儀的那段時間，楊宗銀每天都是實驗樓最晚走的那個人。可即便如此努力，他依舊對實驗結果不滿意。
「我做了大概150個光譜儀，但都不理想。當時臨近博士畢業，論文壓力非常大。我質疑過自己，這樣堅持是否值得。」楊宗銀回憶道，那時早上去實驗室時自己打滿了「雞血」，相信今天一定能有收獲；晚上就像泄了氣的皮球，灰溜溜地回去，接著反思問題所在。
開啟楊宗銀那時的筆記，上面密密麻麻寫著實驗最佳化細節。「我剛開始做實驗時，非常有新鮮感。不過，失敗次數多了，自己感到很無力。」楊宗銀說，為了給自己打氣，他常在實驗筆記中寫幾句勉勵的話。
「某次我和晨跑‘搭子’聊起自己的研究困境，對方指出了可能存在的問題。」楊宗銀說，這位晨跑「搭子」幫他寫了新演算法，研制工作開始走出泥潭。
2018年8月，在博士畢業前幾個月，楊宗銀終於研制出當時世界上最小的光譜儀。它的尺寸僅幾十微米。相關論文於2019年7月被【科學】雜誌接收。
研制成功的那一刻，楊宗銀百感交集，在實驗室靜坐了很久。「回頭看，輕舟已過萬重山。」他說。
03
引導學生找到研究方向
2020年，獲得博士學位後，楊宗銀選擇入職浙江大學。
近年來，楊宗銀專註於最佳化、叠代微型光譜儀，提升了器材分辨率與靈敏度，使其制備成本降至幾十元以內。
「目前，我帶領團隊成員和企業展開合作，進行產品研發工作。不過，微型光譜儀在消費端的套用尚未成熟。」楊宗銀說，套用的難點在於挖掘消費需求。很多新技術看起來酷炫，但可能很難在日常生活中套用。因此，他認為可以在大健康領域尋求突破，將微型光譜儀套用於血糖測量。
「微型光譜儀可以捕捉葡萄糖光學訊號，幫助糖尿病患者免去每天紮手指測血糖的痛苦。」楊宗銀認為，這是微型光譜儀走向套用的重要場景之一。
前不久，因獲得2023達摩院青橙獎，楊宗銀發明微型光譜儀的經歷一度登上互聯網問答平台知乎的話題熱搜榜榜首。
面對突如其來的關註，楊宗銀適時回應，講述了個人研究經歷、微型光譜儀的研究緣起和對該領域未來發展的理解。
楊宗銀說，適當回應公眾關切後，科研人員就要把時間和精力放在解決難題上，讓自己從事的工作對社會有貢獻。
科研之余，楊宗銀將大部份時間用在科研人才培養上。作為浙江大學博士生導師，他非常註重培養學生文獻尋找和管理能力，引導學生找到研究方向，鼓勵他們啃「硬骨頭」。
「找對一個方向的前提，是對研究領域有清晰的認知。想科學全面地尋找和管理文獻，就要了解某個領域的發展脈絡以及尚難解決的問題。」楊宗銀說，找準一個問題後，就要試著解決它。這段經歷會是人生中一筆重要的財富。
來源：科技日報
