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    樸實納米學人,力促亞洲納米科學共繁榮的踐行者——訪韓國漢陽大學李海元教授

    儀器信息網 2019/09/24 10:34:51 點擊 1060 次
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    [導讀] 儀器信息網有幸走進漢陽大學OTFL實驗中心,采訪了Lee教授。Lee教授為筆者分享了他與納米科學的不解之緣、他眼中的納米科學,以及對未來納米科學的看法。

      對于韓國漢陽大學李海元教授(Haiwon Lee,以下簡稱“Lee”)的第一印象是在去年青島AsiaNANO 2018大會開幕式上,Lee教授攜手劉忠范院士、Masatsugu Shimomura教授,三位大會發起人分別作了開幕致辭。機緣之下,儀器信息網編輯此次有幸走進漢陽大學OTFL實驗中心,近距離采訪了Lee教授。這位納米學人樸實、善談,容易讓人親近,短短的下午時光,Lee教授為筆者分享了他與納米科學的不解之緣、他眼中的納米科學,以及對未來納米科學的看法。篇幅有限,以下將交談中印象深刻的部分與大家分享,共同走進Lee教授與納米科學的那些故事。

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    韓國漢陽大學李海元教授

    情懷篇——出身農民家庭,力促亞洲納米科學的共同繁榮

      1950-1953年,三年的韓國戰爭結束后,韓國面臨被戰爭破壞的不毛之地及眾多與貧窮抗爭的人口。在此歷史背景下,1954年,李海元教授出生在一個擁有八七個兄弟姐妹的普通的農民家庭。父母為養育八個子女,辛勞工作,傾盡所有在子女的教育上,在父母強大不懈的支持下,八個子女中培養出4位博士,以及其中3位成為了教授。正是在這樣的家庭氛圍下,Lee談到,“我十分幸運,從父母那里獲得了無限的愛。雖然父母已經過世,但父母在生活和為人處世方面給予的言傳身教是我一身生的財富,我很想把得到的這些分享給大家,把得到的幸運和愛分享給別人。”于是,感恩回報便成為Lee學業初期埋在心底的一個愿望。

      1980年,Lee在韓國西江大學化學系完成獲得學士學位后,留學美國,1986年,在美國休斯敦大學與德克薩斯大學物理化學系完成碩士及博士學位,后又在德克薩斯大學奧斯汀分校化學系擔任助理研究員2年。1988年正式回國,開啟曾經感恩回報愿望,先后在韓國化學技術研究所(KRICT,1988-1993年,高級材料司首席研究員)、漢陽大學(1993年-至今,化學系教授)從事教育與科研工作。關于歸國這31年,Lee表示:“當時在美國,學習了美國式的先進教育與生活工作方式,自己想把亞太地區的文化與西方的先進模式相結合,回來多做一些事情,所以選擇了回國。回首這31年,曾經的付出看到了許多成效,自己也從未后悔當初的決定”。Lee的學生們,包括來自中日韓印尼等,他們回顧道,李教授時常為大家分享一句話,“做人最重要是要有一顆愛國心,首先對自己的國家熱愛、忠誠,然后是其他國家,這樣才能為更多的人帶來和平。”Lee也始終堅守在并踐行著自己當初的愿望,感恩回報,為和平發展多做一些事情。

      感恩回報,結合自身納米科學專業,充當亞洲納米科學共同發展的“搭橋”人。這份熱心,除了教育事業,積極組織亞洲范圍納米科學高端學術論壇活動也是一例。目前,Lee已經成功創立或參與發起的國際會議包括:IC ME&D會議(于1990年創立,2019年成功舉辦了第30屆會議)、NANO KOREA會展(于2001年創立,2019年成功舉辦了第18屆)、AsiaNANO會議(于2002年,由劉忠范院士、Haiwon Lee教授、Masatsugu Shimomura教授發起,兩年一屆,2018年第九屆會議在青島舉辦)等。這些會議經過十余年甚至二十余年舉辦積累,獲得了亞洲納米科學學者的廣泛認可,并成為國際間學術交流、友誼聯絡的平臺。

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    Lee辦公室一角與部分友誼交互的見證

      對于多年來熱心奔走的這些會議,Lee有著自己獨特的解讀——那就是參會背后的“友誼”,尤其是在十年、二十年時間維度上建立起來的“友誼”。Lee舉例道,比如,在AsiaNANO 2002上,北京大學當時的一個博士在會上發表報告讓我們相互得以認識,十六年后,在AsiaNANO 2018上,我們再次相遇,他會給我打招呼:“ Lee教授您好,我現在已經成長為北京大學的教授了”,“ 我也會感到非常開心,就像我自己的學生一樣,這種友誼是非常重要的。”“通過這樣的會議,多年的朋友再次相遇,相互擁抱,彼此開懷暢聊,無所避諱,這比會議本身內容更加有意義”。

      Lee回顧道,21世紀初前后,韓國呈現留學熱潮,許多到歐美的學子,最終歸來的只有不足30%,出現大量人才流失,亞洲其他國家也出現類似現象。在此背景下,亞洲人民就更加需要團結起來,共同促進亞洲圈的科技繁榮。組織和發起亞洲范圍內的納米科學學術活動,也有這樣的初衷。個人成果成就的實現,只需獨自發表成果,但共同的科技進步,大家友誼互助便更顯珍貴。“友誼互助在亞洲文化中有著先天優勢,通過這些線下活動,也是期望能將亞洲文化融入到先進納米科學的快速發展之中。如此,便不僅僅是人與人的友誼網,更是機構與機構、國家與國家之間的友誼網。政治有國界,但學術無國界,希望亞洲國家的學者能夠互愛互助,協力合作,在無間友誼的基礎上實現納米科學的共同繁榮。“

    科研篇——與OTFL的26年:創建、成長、不舍

      1988年,Lee回到韓國,首先在韓國化學技術研究院先進材料部(KRICT)任首席研究員,5年后,1993年,正式加入漢陽大學。同時,意識到薄膜技術的廣泛應用潛力及前景,Lee創立了OTFL研究中心(Organic Thin Films Laboratory)。OTFL的主要研究領域包括分子自組裝,電子和光子學的有機材料,納米制造,光刻等,具體研究內容包括原子力顯微鏡的應用、碳納米管合成與應用、半導體光刻技術等。OTFL創立26年來,共培養了包括研究生101位,博士10位,由于研究課題與應用結合緊密,完成畢業的學生多數走進了三星、LG等全球知名企業。

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    OTFL歷史照片墻一角

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    日本首相麻生太郎訪問OTFL合影

      采訪間隙,Lee帶著筆者參觀了這所陪伴了自己26年的OTFL中心,從最初三星集團贊助整棟實驗樓的建設,到前韓國總統李明博、日本首相、諾獎獲得者、白春禮院士、劉忠范院士等重要來訪人物曾經留影紀念的實驗室合影一角,到每一個實驗室與對應研究內容,到每一個儀器設備,再到墻上掛滿的研究成果與一幅幅留下歷史印記的照片。實驗室的每一個細節,Lee都如如數家珍,就像介紹著自己的一位位老友。讓筆者印象深刻的是一張論壇會議的合影,這是2013年,漢陽大學為紀念Lee教授來校20周年而舉辦的論壇,合影中有Lee的來自中日韓等地的學生、全球納米學術屆好友、還有Lee自己的一家人,照片的歡樂氣氛讓筆者感受到生活與工作的親密融合與溫暖。

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    紀念Lee教授來校20周年論壇歡快合影

      工欲善其事必先利其器,作為科研道路上的必備工具,Lee對OTFL配置的科學儀器有著特殊的理解與熱愛。OTFL圍繞材料合成、表面改性、表征和傳感器應用等配置了Thermal CVD、PECVD、ALD、自組裝,以及應用于光刻技術的AFM、DUV、EUV、電子束、X射線、FIB等。其中,應用比較多且比較重要的是Thermal CVD、PECVD、AFM,分別配置了兩臺。Lee在交流中重點介紹了實驗室配置的AFM及應用情況。

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    OTFL中心部分儀器設備

      由于原子力顯微鏡(AFM)不同于掃描隧道顯微鏡(STM),不需要樣品表面導電,且相比光學顯微鏡、電子顯微鏡,具有允許以亞納米分辨率對材料表面、納米顆粒進行3D表征等優點。Lee對于AFM有著獨特的鐘愛。Lee使用AFM集中進行一系列研究,要追溯到1998年,那時Lee主要圍繞AFM光刻技術展開。控制AFM探針針尖釋放的微量電子,作用于對光電子敏感的高分子光刻膠薄膜表面,在納米尺度,完成精密圖案的刻蝕研究,相關研究也正是半導體工業晶圓光刻技術的基礎。Lee將此研究過程做了一個比喻:“假如面前桌面這個大概100cmx60cm的區域是要研究的基底,我們要觀察測繪這桌面上大概一本書范圍內厚度約2-3cm的凸起的形貌圖案。然后將整個長寬尺度縮小1000萬倍,此時,cm單位變成了nm,人的肉眼已無法觀察到,此時,AFM就充當了我們的眼睛和操縱的雙手”。當時,OTFL利用AFM光刻技術,獲得了一系列些列比較好的成果,這些成果都離不開AFM這項優秀的微觀表征手段。由于當時,OTFL從事這項研究在韓國差不多是最早的,實驗室安裝了5套AFM設備,在當時韓國所有相關研究中心中堪稱“豪華配置”。5套AFM也基本涵蓋了當時的幾個主流品牌,到目前,實驗室還在使用的是2套韓國帕克AFM。Lee表示,除了經久耐用與掃描快速精確,喜歡帕克AFM的另一個原因是其xy軸與z軸的三軸分離技術,這項技術促成了AFM的非接觸掃描模式,通過探針與樣品表面原子間作用力控制掃描間距,避免了接觸模式或輕敲模式的“盲人摸象”,大大減小了大量檢測過程中對AFM探針針尖的磨損以及對樣品表面的損壞,而這對探針壽命以及表征結果的準確性是十分重要的。

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    實驗室中的帕克原子力顯微鏡XE-100(左)與NX10(右)

      同時,對于AFM技術的未來發展,Lee也給出高度評價——“Game Change”。并以納米科技走在前沿的半導體工業領域應用做了舉例說明。隨著半導體制程的不斷提高,對半導體表面的檢測技術要求更精密、更快速、更高質量,而納米級的制程,以往光學顯微鏡手段已經逐漸不能滿足需求,此時具備快速掃描功能的AFM便登上歷史舞臺(主流AFM品牌在近幾年也逐漸加大了對快速AFM技術的研發投入),時下,帕克AFM產品已經逐漸開始在韓國三星、LG、SK hynix等世界領頭半導體企業使用。相信不遠的未來,在更多的主流半導體集團,將會在行業引領效應下,逐漸將AFM技術引入到半導體生產線,而當AFM技術被應用之后,在半導體行業的替代可能性很大。因為歐美、中日韓等半導體企業已經在嘗試將AFM應用于生產線,此后一兩年時間內,針對AFM的研究也會增加,當相關研究成果形成一定量級效應后,AFM的“Game Change”時代便不僅僅是一句空話。

      參觀完OTFL中心,Lee言語間流露出些許不舍,因為Lee剛剛達到了韓國規定的退休年齡,退休儀式已于采訪前一日舉行,陪伴了自己26年余載余的OTFL中心也即將關閉。不舍之余,Lee也補充道,距真正退休還有一段時間,自己的研究生涯暫時還不會停止,OTFL的相關研究也將會以另一種形式延續。

    展望篇——納米科技交叉發展,美日中韓四國格局

      交流最后, Lee談了對自己一直所從事的納米科技的看法。

      首先,Lee從宏觀到微觀與微觀到宏觀兩個角度解釋了納米科技的定義。宏觀到微觀方面,比如我們使用的手機的像素,從之前的幾千到目前的幾千萬像素,隨著單位面積上像素單元數目的不斷增多,像素單元的劃分被逐漸細化,單元面積也逐漸變小,從宏觀到微觀逐級細化劃分過程便是納米科學的一種呈現形式。微觀到宏觀方面,比如從細胞的分化,到大的分子基團、到功能器官,再到生物個體,此過程則是納米科學呈現的另一種形式。這兩種形式下,納米科學的研究范疇則包括大的物質是如何由小的物質組成?分子到基團是如何轉變的?人類大腦組成的網絡是如何具體工作的?等等。

      納米科學的重要意義,除了其廣泛應用,還有一點重要原因便是其與其他多學科的高度融合交叉,當下的物理學、化學、生物學、材料科學、信息科學、環境科學、生命科學等都與納米科技息息相關,都不能獨立存在,這也體現了納米科技的重要性。比如,時下各個國家都在關注的人類腦科學,其中通過納米科技研究腦電路就是一項重要研究內容;環境霧霾研究,需要納米科技的濾膜技術;近來火熱的新能源汽車,其電池研究需要用到納米科技研究其實現高效儲能的微觀機理;被稱為第四次工業革命的物聯網技術,為實現更快的交互速度,納米技術就可以協助研究出更快更靈敏的各類傳感器等等。

      納米科技對于人類發展如此重要,時下納米科技全球發展格局如何呢?Lee介紹道,隨著全球對納米科技領域的重視,各國家都在積極加大投入布局,并逐漸呈現頭部國家優勢明顯,各自分領域優勢突出等特點。總體而言,10年前,全球納米科技綜合實力的排名,依次是美國第一,日本第二,韓國第三,中國第四;而當下,中國通過在10年里在材料科學等優勢領域的快速發展,排位升至第三,韓國則變成第四,其他不變。各個國家充分結合自身發展優勢,也逐漸發展了各自納米科技領先領域。美國主要在生物-納米科技領域發展領先(簡稱BT-NT領域,值得關注的是中國近來在BT-NT領域也有顯著的快速發展);日本在環境-納米科技領域優勢突出(簡稱ET-NT領域);中國在材料科學-納米科技領域優勢明顯(簡稱MT-NT領域);韓國則在信息化-納米科技領域最為強勢(簡稱IT-NT領域)。

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    李海元教授受訪中

      采訪后記

      采訪交流不覺中持續到了下午五點,從戰爭年代出生,到美國求學,到歸國回饋家鄉,再到熱愛的納米科學事業、與OTFL中心26年的朝暮相處…瀏覽著一張張老照片,3個多小時,仿佛穿過Lee教授數十年與納米科學之間的那些精彩瞬間。

      談到即將從漢陽大學退休,親手創建的OTFL中心即將關閉,“您可以生活稍微放慢一點節奏,放松一下了”,“不,今年我已經為新的事業做了一些準備,預計在10月份開一家公司,雖然不容易,但希望能結合以往納米科學研究成果做出一些有意義的產品出來”。這位熱愛納米科學的Lee教授的腳步還未停下來,他與納米科學的故事還在繼續。

      附:李海元教授簡介

      Prof. HAIWON LEE

      李海元 教授

      1954年7月7日 出生于韓國首爾市

      學歷

      1973-1980 西江大學化學系(學士),韓國

      1981-1985 休斯頓大學化學系(博士),美國

      職歷

      2018年至今 韓國國家工程院成員院士(Member, The National Academy of Engineering of Korea)

      2017年-2018年 韓國化學技術研究所兼職教授(KRICT)

      2015年-2017年 韓國科學技術研究院教授(KIST)

      2014年至今 科學和信息通信技術部(MSIT)國際合作促進委員會主席

      2014年-2016年 韓國納米技術研究會會長

      2011年-2014年 導師,韓國領導指導網絡,韓國學生援助基金會

      2012年至今 韓國亞洲研究網絡主席

      2012年-2015年 亞洲納米論壇財務主管

      2011年-2014年 韓國納米技術研究會執行副主席

      2011年-2017年 韓國國家工程院候選成員

      2011年至今 Park Systems總監

      2009年-2012年 國家榮譽計劃主任

      2009年-2010年 《Journal of Nanoparticle Research》副主編

      2008年至今 漢陽大學HYU杰出教授

      2008年-2010年 漢陽大學融合技術中心主任

      2008年-2010年 漢陽大學自然科學學院院長

      2008年-2010年 德克薩斯大學達拉斯分校化學系兼職教授

      2006年至今 亞洲研究網絡項目主任

      2006年-2008年 漢陽大學大學研究院院長

      2006年-2008年 漢陽大學產學合作基金會主席

      2004年-2012年 漢陽大學納米科學與技術研究所所長

      2003年-2005年 漢陽大學納米技術項目主任

      2002年-2003年 美國賓夕法尼亞州立大學客座教授

      2000年-2007年 前沿研究系統,研究顧問;日本物理和化學研究所(RIKEN)

      1997年 德國Max-Planck高分子研究所客座教授

      1996年 日本物理和化學研究所(RIKEN)前沿研究員

      1993年至今 漢陽大學化學系教授

      1988年-1993年 韓國化學技術研究所(KRICT)先進材料部首席研究員

      1986年至1988年 美國德克薩斯大學奧斯汀分校化學系研究員

      獲獎與榮譽

      2019年 韓國納米技術研究會表彰

      2016年 Doyak獎章,韓國政府的科學技術勛章

      2008年 漢陽大學HYU杰出教授獎

      2005/2010年 優秀獎,NANOKOREA組委會

      2004年 漢陽大學Paiknam學術獎

      2001/2007 漢陽大學杰出教授獎

      學術活動

      2016年-2018年《Nano Convergence Journal》主編

      2014年至今 亞洲科技創新論壇主席

      2011年至今 韓國國家工程院國際合作委員會委員

      2010年-2015年 韓國-印度聯合研討會主席

      2010年 研討會項目主席,IEEE NANO 2010

      2007年至今 德克薩斯州-韓國納米技術研討會聯合主席

      2007年 “2007年SPM,傳感器和納米結構”大會主席

      2003年-2004年 研討會項目主席,NANO KOREA 2003,2004

      2011年-2015年 NANO KOREA研討會主席

      2004年 至今 聯合主席,亞洲研究網絡研討會

      2002年至2013年 AsiaNano會議聯合主席

      2002年 第一屆美韓納米加工研討會大會主席

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    編輯: 楊厲哲
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