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——记西南大学材料与能源学部教授郑绍辉

本刊记者  迟艳艳

每当说起有机太阳能电池和燃烧机理等课题时，国家回国人员择优项目入选者、重庆市百人计划专家、重庆市特聘专家、西南大学材料与能源学部教授兼部长助理郑绍辉总是侃侃而谈。他会在遇到难题时，从各种材料内部微观结构去分析观察根源；也会在无从下手时，从多层次多角度地深入理解各方面之间的联系，再通过精细的探秘与判断找到突破口。“我从不怕挑战，做科研要想着如何解决问题，更重要的是还要去探究更为前沿的科技。”郑绍辉说。

一头扎进材料与能源世界

郑绍辉教授，很小就表现出对数学、物理、化学的兴趣和很高的天赋，在高中时期就经常获得省地级举办的物理、化学、数学奥林匹克竞赛的大奖，1991年以地区状元被南开大学化学系录取，1995年毕业后，在天津核工业部理化工程研究院针对同位素分离、高温金属、无机材料做了近5年的研究工作，并取得了中国核工业部科技进步奖三等奖。2000年开始，他师从南开大学中心实验室林少凡教授学习，林教授是南开大学德高望重的名师，也是学科内最早将有机化学和计算机相结合来进行研究的学者，“林少凡老师对我影响很大，也是在林老师的指导下，我在心中萌生了想到国外看一看其他科研学者是怎样做研究的想法。”郑绍辉说。

而想法也不是说说而已，2003年，郑绍辉横跨大洋，远赴美国布法罗纽约州立大学求学。可异国他乡，失败常有，困难也常有，经常是一个课题做了很长时间也无结果，但“决不放弃一点希望”的信念时刻支撑着他。2009年，他作为在导师Jochen Autschbach研究组里最多产的博士毕业，同年进入加州大学伯克利分校和美国科学院院士William Miller合作从事LSC-IVR研究工作。

2010年至2012年，郑绍辉作为美国密歇根大学的研究员与Eitan Geva和Barry Dunietz教授合作开展美国能源部新型太阳能材料研究的工作。众所周知，在太阳能材料飞速发展的今天，仍然存在一个大问题——目前主流软件或个人开发软件都不能正确的计算出其环境效益。“试想一下，如果将水分子放在真空环境里，就可以实现自由穿梭，但放在水里则就无法使其自由移动。”郑绍辉说道。在密西根学习与研究的岁月里，郑绍辉查阅了同行很多资料，进行了深入研究，发现以当时的研究水平，很多算法都只能停留在计算出真空环境里的电子传输，但在太阳能电池介质里就无人知晓，甚至连能量的具体数据、传输过程都是一片空白。“在凝聚态状态下，在高密度电子里，在溶液里或固体里电子是怎样传输的，解决这些问题，我都是第一人。”郑绍辉补充道。

“除了物理和化学领域，我对军事也很感兴趣。”2012年，完成了美国能源部项目后，出于个人兴趣和将来对中国喷气发动机的设计制造希望能助一臂之力的愿望，郑绍辉应邀以美国华盛顿大学化学工程系研究员的身份，与Jim Pfaendnter教授为美国空军实验室开展了关于喷气燃烧机理研究的工作。“燃烧表面看起来简单，但其实很复杂。燃烧的材料里是由很多微小到肉眼看不到的小分子组成的，而且在燃烧过程中还会出现很多中间产物，我就是在做捕捉这些中间产物的前沿工作。”郑绍辉说。

就算身在海外，郑绍辉也密切关注着国内的发展，深切感受到我国发动机的落后与各种弊端的存在，但在当时国家极度重视的情形下，让他看到了我国发动机事业发展的希望之景。“星星之火，可以燎原”，郑绍辉不会放弃一点希望，也相信坚持一定会有收获。“我国GDP已经是世界第二的水平了，如果迅速发展下去反超美国不是问题，我觉得国家在这方面应该会加大投资力度的，我也会继续在研究燃烧动力学的路上走下去。”郑绍辉充满信心地说道。

踏实研究，认真育人

在郑绍辉看来，科研就是要为国家、为社会服务，否则就丧失了它的意义，但更重要的是在艰辛的研发过程和硕果累累中实现自我。而这一切，并不能在国外舒适的科研环境和安逸的生活中得到满足。于是，他接受了西南大学材料与能源学部的邀请，于2015年回到了祖国。

回国后的郑绍辉凭借在美国丰富的科研经历，依托西南大学材料和能源学部，在有机太阳能电池和燃烧机理等方向上获得了坚实的团队支持。“西南大学对我很重视，在多方面的努力下，相关研究课题组也很快建立起来，这让我对有机太阳能电池和燃烧机理的科研发展做原创性突破很有信心。”郑绍辉表示。

众所周知，近年来，由于传统化石燃料储量的有限性及其带来的污染，导致可再生绿色太阳能光伏产业和研究开发的投资增长非常快。因而，研究和设计具有高光电转换效率的新型有机太阳能材料对于解决我国环境污染、能源安全和替代问题都具有重大的现实和经济意义。

郑绍辉博士回国后，给自己的第一个课题是理解有机太阳能材料中电子给体和受体之间的电子传输机理,并希望在探索极化子中正/负离子在有机太阳能电池的扩散问题上有所突破。为此，针对理解有机太阳能材料中电子给体和受体之间的电子传输机理的研究中，郑绍辉将利用密度泛函理论和含时密度泛函理论研究基态、激子态和极化子态性质。值得一提的是，“为考虑凝聚态环境的影响，也就是极化子周围有机分子的作用，约束密度泛函理论也将被使用。”郑绍辉介绍道。

此外，在探索极化子中正/负离子在有机太阳能电池的扩散问题中，郑绍辉打算使用基于平面波和密度泛函理论的软件包，如维也纳从头计算模拟软件包和Car-Parrinello分子动力学软件包来研究这个复杂的问题。对此，郑绍辉也抱着势在必行的决心。

“有机太阳能电池性能不稳定、容易老化等问题至今没能解决，能不能引进无硅化合物将其利用在电池内部，这是我一直设想的问题。”郑绍辉说道。“这种材质质量轻，可以既轻便又简洁地挂在衣服或背包上。环保也是其一个巨大优点，我认为完全可以实现产业化。但目前最大的问题——光电转化效率低，也正是我们急于解决的。”

在成绩斐然的科研道路之外，教学也是郑绍辉投入很大精力的一面。“科研是辛苦的，也是孤独的，作为一名合格的科研工作者一定要耐得住寂寞。”郑绍辉说道。在美国期间，郑绍辉就对科研及学术氛围深有体会。相比较下，他认为美国的学生独立性和自主性更高，“兴趣是最好的老师”在美国学生的身上体现得淋淋尽致。在制度方面，国外更提倡学生在不同研究组之间自由转换，以便最终确定自己喜欢哪个研究方向，而较于国内分配式的科研制度，就更能提起学生的研究兴趣。“在国内，我欢迎本科生来我的课题组学习，如果感兴趣我会用适合的方式培养他们，不感兴趣我也会鼓励他们去选择自己热爱的方向。我还是希望国内的学生是真正热爱、带着兴趣去做科研的，而不仅仅是为了一份工作，一种生活方式。”郑绍辉坦言道。目前，在回国一年时间内，他培养的研究生先后获得全国创新产业大赛重庆赛区决赛优秀奖、重庆市科慧杯二等奖、中央高校创新创业项目基金、校级研究生一等奖学金、校级科技创新个人等多个荣誉，并有多个专利在审核，多篇SCI文章在投。    虽然工作繁忙，郑绍辉还是一有时间就去爬山、游泳。“毕竟身体是革命的本钱，一定要学会自我减压，适当地放松自己。”郑绍辉说。这也是他给更多科研工作者的警醒。