郭俊杰郭俊杰:科研的最大动力来自于兴趣科研的最大动力来自于兴趣郭俊杰，山西省“百人计划”特聘专家，太原理工大学教授、博士生导师。200 年 取得日本东北大学博士学位，师从陈明伟教授。2011 年 2 月-2014 年 9 月在美国橡树岭国 家实验室 STEM 课题组 Stephen Pennycook 指导下进行博士后研究，从事低维纳米材料的 扫描透射显微技术相关的研究工作。回国后担任功能材料结构表征课题组组长、学术带头 人。主持国家自然科学基金、山西省基础研究计划、留学人员科技活动项目择优资助等科 研项目，曾经获得青年三晋学者（2016） ，山西省学术技术带头人（2015） ，山西省高校“1” 领军人才工程（第二层次） ，山西省科学技术奖二等奖（2015）等奖励与荣誉。 致力于对先进功能材料微观结构进行系统研究，近年来在国际/国内学术会议上作口 头报告 20 余次，获得国家发明专利授权 8 项。发表论文 50 余篇，其中第一/通讯作者 17 篇，包括 narure Commun，3 篇、Small 1 篇、Acta Mater，1 篇、Phy8，Rev，B1 篇、aPP/，Phy5，Lett，3 篇，被引用 500 余次。 深夜十点，太原理工大学的郭俊杰教授刚刚巡视完实验室走出来，对于他而言，每 天实验室最后的巡视已经成为习惯。他要确保每一位学生的安全离开，确保实验室的每一 个细节都井然有序。依托新材料界面科学与工程教育部重点实验室，由郭俊杰担任组长和 学术带头人的课题组，正承担着国家自然科学基金等科研项目和课题。 2014 年，郭俊杰从美国国家橡树岭实验室完成博士后工作归国，入选山西省“百人 计划”特聘专家，回到了母校太原理工大学，组建科研团队，开启了他新的人生征程。逐梦 之路越走越宽 龙城太原，钟灵毓秀，人杰地灵，在这座古老而又兼具现代气息的城市里，国家 211 工程重点建设大学太原理工大学坐落于此。1999 年，郭俊杰考入太原理工大学， 在这里度过了 8 年的青春时光，并从此与这所大学结下不解之缘。 在硕士生导师许并社教授的影响下，郭俊杰开始从事纳米炭材料的制备和结构表征 研究，在电子显微镜下关注材料的超微观结构，并逐渐对此产生了浓厚的兴趣。正所谓兴 趣是最好的老师，学习与科研从来不会让他觉得枯燥，就这样，郭俊杰慢慢进入了神秘的 材料学领域。 在他的导师许教授看来， “郭俊杰是很勤奋、很专注的青年，是一个能坐得住科研这 把冷板凳的人”。正如许教授所言，郭俊杰自研究生阶段开始就扎根于材料的微结构表 征专业领域，不喧嚣不浮躁，认认真真学习，踏踏实实实验，郭俊杰回忆道：“我当时没有 别的想法，只是顺着内心的意愿想要把事情做好。 ” 功夫不负有心人，攻读硕士期间的郭俊杰就已经在专业领域崭露头角。他参与的关 于微米石墨球物质的微观结构与性能研究获得山西省自然科学类一等奖；发表的第一篇论 文获得新型炭材料 （SCI 收录期刊）优秀青年论文奖。难能可贵的是，论文的陆续发表 及众多的荣誉并没有让这个逐梦少年沉溺其中、止步不前，而是成为了他一步步向前的强 心剂。对他而言，科研没有止境，他的梦想之路才刚刚开始。 2007 年，郭俊杰远赴日本仙台东北大学攻读博士学位，主攻无机材料在极限条件下 的结构稳定性研究。在这里， “苦行僧”般的求学经历真正开启了他对科研的热爱。导师陈明 伟教授在课题组的名言“work hard，work smart”深深影响了郭俊杰的科研观， “我不再认为科 研是谋生的手段，而是作为兴趣去玩。在我看来，科研工作的特点就是在实验结果的不可预测性，这非常有趣，做一辈子都不会感到乏味”。他认为， “搞科研的人一辈子都要学习和 创新，不断发现新的知识和结果。 ” 在日本求学的生活并不轻松，从早到晚，科研和学习任务都很重，但也正是这种紧 张的节奏，让郭俊杰完全沉浸在了科研的世界中。郭俊杰说道：“我越来越喜欢这种新鲜与 挑战。 ”这段期间的学习，帮助他奠定了良好的科研基础，养成了严谨的科研习惯，而他也 凭借优异的成绩和卓越的科研表现，获得全球 COE 项目专项和广濑川国际奖学金。 获得博士学位后，郭俊杰首先想到的就是回到母校，报效家乡。在太原理工大学， 见到恩师许并社教授后，他却被许老师的一席话醍醐灌顶：“科研是一生的事业，尽管你已 经在业界崭露头角，但是还没有全面地了解世界范围内这个专业领域的发展全貌，你应该 再出去学习锻炼，让自己再成长一些，你才有足够发展的资本与能力。 ”郭俊杰深以为然。 也恰好在这时，郭俊杰接到了来自美国橡树岭国家实验室的邀请，这个国家实验室 目前在材料研究、超级计算机等方面都走在世界前列。而他所在的课题组是专门的扫描透 射电子显微镜实验室，尤其擅长利用电子显微镜研究石墨烯等二维材料。这个机会对于郭 俊杰而言，方向非常吻合，于是他收拾行囊，再次出发。来到美国橡树岭国家实验室后， 郭俊杰加入了电镜界知名教授 Stephen J.Pennycook 的 STEM Group 进行博士后研究，从事 低维纳米材料的扫描透射显微技术相关的研究工作。 在这里，郭俊杰不仅接触到了专业领域最前沿的技术和最顶尖的科研工作者，而且 感受到了另外一种科研风格。美国的科研方式与日本完全不同：在美国工作很少加班，但 更注重不同专业特长的人员的协作，因此科研是极其高效的。 “即使是午休和咖啡时间，团 队也会在一起讨论关于科研的问题。 ”郭俊杰说道， “闲暇的时间更容易有好的点子，这种科 研理念至今对我影响颇深。 ”此外，郭俊杰还谈到：“美国的合作制度让我非常钦佩，不存在 个人的利益纷争，完全出于对科研问题的考虑，每个人从各自的专业角度出发，团结协作， 这些让我非常感动，也是我现在一直在自己的团队中提倡的科研态度。 ” 在美国学习期间，郭俊杰发表了数篇高质量的论文，这段经历，也让他明白“注重生 活并不会影响科研的高效”，这种理念让郭俊杰在之后的科研工作中更加注重团队协作与高 效，更加关注生活与工作的质量，在两者之间角色切换，在时间分配上变得更加游刃有余。 勇攀高峰不断超越 从 1999 年到 2014 年，从本科到博士后，15 年的时间，对于郭 俊杰来说不仅是学习的过程，也是他在科研道路上不断探索、创新的历程。这些经历让他 在专业领域迅速成长、羽翼渐丰，也让他对于科研与学术更加执着与专注。 这些年来，郭俊杰主要从事先进功能材料微观结构的研究工作，研究方向主要集中 于电子显微学（球差矫正扫描透射显微技术以及波函数重构技术、电子能量损失谱等）在 先进物质超微观结构表征中的应用；低维 sp2 炭材料控制生长及结构调控及其在能源存储 和转化等方面的应用，建立先进材料微观结构与性能之间的关系，探索提高材料性能的新 途径。 专注的力量是巨大的，经过多年的潜心耕耘，郭俊杰在专业领域取得了颇多成果， 屡创佳绩：利用原子分辨率的电子显微镜表征了纳米多孔炭材料，确定了其结构是富含拓 扑缺陷的石墨烯片组成的三维网络体系，解决了学界关于多孔炭材料结构单元描述的持久 争论，揭示了拓扑缺陷可引起石墨烯局部皱折，影响石墨层堆垛和纳米孔的分布，进而决 定其捕获 H2 等小分子的行为。 郭俊杰还主持了国家自然科学基金项目：碳洋葱/贵金属单原子复合材料的电催化性 能研究。他们之前在科研实践的过程中发现，减小催化剂颗粒尺寸是提高燃料电池阴极铂 （Pt）基催化剂效能的有效手段，但是团聚问题使此类催化剂很难进一步降低至纳米尺度 以下，于是，他们依据碳洋葱结构中的品格缺陷能有效钉扎贵金属单原子活性中心，阻止 其团聚形成纳米颗粒的特性，通过液体介质等离子体电弧法使金属单原子与碳洋葱白组装，实现了金属原子利用率的最大化。他们考察其作为燃料电池用氧还原催化剂的电催化性能， 并结合电子显微学与理论计算研究碳洋葱结构对金属单原子文的钉扎机制，阐明金属单活 性位的催化机理；建立高分散性金属单原子催化剂的原子分辨率结构特征一局域行为一宏 观性能之间的关联，阐明决定金属催化剂性能的结构根源，这对提高贵金属利用效率和降 低能源消耗都有著重要的科学意义。 科研注重创新和实践，需要在理论的指导下，不断实现新的突破。郭俊杰教授的团 队在进行科研实践的过程中，屡次尝试新的方法，寻找新的解决途径。 “科研对于我而言， 不仅仅是工作，每一次向未知世界迈出的一小步都让我十分着迷”，这些创新成果的取得， 在他看来，正是不断尝试获得的肯定。 近年来他在国际/国内各类学术会议上作口头报告 30 余次，发表论文 50 余篇，其中 第一/通讯作者 18 篇，包括 Nature Commun 3 篇、Small 1 篇、ActaMater 1 篇、Phys Rev B1 篇、ApplPhys Lett 3 篇，总被引用 500 余次。郭俊杰这样说道：“科研的另外一个乐趣 就是分享、传承与碰撞，只有这样，才能集思广益，科技才能真正应用和服务于人类社会。 ”郭俊杰尽管年轻，却将科研的责任与义务担负肩上。他不断学习提高自己，同时也希望倾 尽全力要把所学贡献于社会，这样的人生在他看来充满了意义。新的征程新的挑战 2014 年 10 月，郭俊杰结束美国之行，再次选择回到了太原理工大学。他说道：“这 些年在国外，其实心心念念的还是祖国、家乡和母校，留学经历只是一个历练和提高的过 程，我的未来在中国！ ” 当被问到为什么选择放弃国外优渥的生活工作条件，选择回太原理工大学重新开始 时，郭俊杰谈到了三方面原因。首先，随着国家综合实力得到提升，政府越来越重视国外 的人才引进， “国内大环境非常好，政府在资金和政策上都给予很大的帮助，回国后，一心 想着为国家培养出更多优秀的人才是我内心最迫切的想法。 ”其次，回到母校重新开始，意 味着新的挑战和新的机遇，郭俊杰说：我是一个喜欢接受挑战的人，在当代这个大科学时 代， 单打独斗，的科研模式早巳落伍，我更希望学习带领团队，和团队一起共同去开展科 研，把自己国外的优秀经验带回到祖国。 ”再其次，在国外留学期间，郭俊杰其实一直关注 着母校的发展。 “我经常浏览的网页就是山西新闻网和太原理工大学的主页，非常关注它们 近期的动态，我希望有机会可以回报母校”，说这些话时，他的眼睛里透露出信心与笃定， 这次归国，对于郭俊杰而言，不仅是人生新的起点，更寄托着他内心深处的光荣与梦想。 回到国内，郭俊杰组建了新的团队。在跨学科、有梯度的年轻团队中，导师们跨学 科、跨领域，都是各自领域内的翘楚，专业涵盖了化学、材料制备和电子显微学等。在谈 到团队构成时，郭俊杰这样说：“当学生遇到问题时，在不同专业领域的导师那里，他们可 以获得最专业的回答，成长更快。我不希望我的学生将来只是和我比肩而立，我要看到他 们超越我们这一代人，更加专业，更加优秀。 ”说这番话时，郭俊杰流露出的那份期盼与热 忱溢于言表。 不仅如此，这个课题组的竞争机制也很有趣， “课题组分为 3 个研究方向，彼此独立 而相互竞争，彼此合作还能相互促进”。郭俊杰说：“我们和组内学生交流时不会询问他导 师的姓名，我们关注学生真正的科研能力，关注学生的发展潜质，我们尽可能为学生的成 长发展捂建平台。 ”事实确实如此，这种合作又竞争的机制最终形成良性竞争，课题组承担 了国家自然科学基金，山西省基础研究计划，青年三晋学者支持计划；山西省引进海外高 层次人才“百人计划”项目，人社部留学人员科技活动项目等项目，并获得山西省自然科学 二等奖，山西省学术技术带头人，山西省高校“131”领军人才工程（第二层次）等奖励与荣 誉。 “每天和学生在一起工作探讨，看着他们成长进步，感觉非常好。 ”他欣慰地说道。 在他看来，社会的进步发展离不开人才的培养与教育，只有每一位科研人员尽心职 守，不图功名利禄，才能形成良好的社会风气。一直以来，郭俊杰都把自己的导师和学界德高望重的前辈作为学习榜样，在他们身上，郭俊杰看到了为人谦逊、海纳百川的宝贵品 质。他希望自己无论是治学还是为人，也一样都能给学生树立起好的榜样，在未来的日子 里，郭俊杰要求自己要以身作