工作中的毛竹。 (长春工业大学提供)
毛竹的科研成果登上《德国应用化学》封面。
本报记者 胡晓琼
“你应该到拉曼光谱的外面看一看。”“扎实解决一些其他学科或交叉学科的问题。”导师和院士的话,犹如一束光照亮了她前行的方向,也让她带领自己的学生在新的领域“逐光发热”。她,就是长春工业大学材料科学高等研究院、化学与生命科学学院年轻教师毛竹。作为第一通讯作者,日前,毛竹的科研成果登上了国际顶级期刊《德国应用化学》的封面。
记者见到毛竹时,她正在科研楼实验室内调试拉曼光谱仪。“我在研究生阶段是学习拉曼光谱学的,在吉林大学硕博5年的研究都是这个领域。”毛竹介绍,自己之所以开展拉曼光谱和染料敏化太阳能电池这个学科交叉的方向,是因为想到也许可以用自己积累多年的拉曼技术经验攻克染料敏化太阳能电池中的表征技术难题,另一个原因就是受导师赵冰和中科院院士刘忠范的影响。
“我博士刚毕业的时候有点迷茫,不知该研究什么方向。”导师的寄语和中科院院士刘忠范的指导,让她茅塞顿开。“在电子科学与技术领域做博士后期间,我发现染料太阳能电池有一个亟待解决的问题,就是电池内部作用机制远远未被解析清楚,严重制约了染料敏化太阳能电池的性能提升及产业化发展。因为不清楚电池里面具体怎么工作的,就没法在技术上进一步提升电池性能。”毛竹就想是否可以运用自己所学的拉曼光谱技术解决这一难题。庆幸的是,刚工作,学校就提供了最先进的拉曼光谱仪,让毛竹的想法得以实施。
2017年,毛竹带着她的第一个研究生开始研究这个课题。研究中,她带着学生一起学习染料敏化太阳能电池的理论知识和制备技术,刚开始学生连电池都没有制备成功。毛竹和学校做太阳能电池的课题组进行交流,借鉴经验,反复去调整制备的方法,最终成功制备出具有优良性能的太阳能电池,而在这个过程中,她的学生把拉曼光谱技术也学会了。
成功的路上总是布满荆棘。电池做出来了,怎么用拉曼光谱技术进行电池的实时测试也是一个棘手的问题。“拉曼是一个对光非常敏感的光谱技术,采用电池表征中传统的太阳模拟器作为光源去测拉曼,会收集到很多与电池无关的杂散信号而导致无法分析。”测试没有成功,毛竹认为不能按传统的方法来做,应该立即调整方向,直接用拉曼的激光作为染料敏化太阳能电池的光源,想不到的是,这个效果恰恰非常好。
传统染料敏化太阳能电池的表征就像把电池当作一个“黑匣子”,大家不知道匣子里面到底发生了什么样的反应,反正最终测出来的是整体呈现的性能。而毛竹则通过拉曼激光直接“打”到电池里面,让大家能看到里面发生了什么。“染料敏化太阳能电池的实际效率远未达到理论效率,原因是电池里面的一些副反应可能导致效率损失,我们借助拉曼技术就能让研究人员们‘看’到里面到底是什么原因造成的损失,这样科研人员可以有针对性地做进一步研究。”毛竹介绍。
以往的研究者关注的都是“怎么才能把太阳能电池的效率提升上去”,而毛竹一开始关注的就是“到底为什么效率上不去”。正是这个“反向而行之”的独特思维,以及她和学生3年的坚持不懈,克服众多困难和新的挑战,经过反复实验和论证,建立了这种用拉曼光谱揭示染料敏化太阳能电池工作机制的方法。因为她的方法非常有创新性和可行性,登上了引用率非常高的国际顶级科技期刊封面。
科研攀登无止境,现在毛竹又开始在她科研的道路上奔波。“我们现在仅仅是建立了用拉曼去表征染料敏化太阳能电池的新方法,后续要把方法用起来。”毛竹说,她正在和学生做进一步的研究。
记者感言
年轻奋进,有独特的思维想法,是记者采访毛竹时的最深感受。生于1986年的毛竹,非常年轻,但她已经以第一作者或通讯作者在国际知名杂志上发表多篇论文,并在学校指导学生完成多项课题,这些成绩都离不开她平时的刻苦钻研。
努力、奋斗、坚韧,这些不正是城市建设的生力军——年轻人需要具备的品质吗?毛竹只是我市各行各业年轻优秀人才代表之一,却直射出了一群人的蓬勃张力。我们坚信,有了这些年轻人披荆斩棘地“筑梦”,有了更多向她们“看齐”的年轻人一起努力“奔跑”,我们这座“大学城”会越来越有朝气,“科技城”会越来越有活力!