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关于科研与硬件的关系铁不铁?想听一听你的心声

鏃ユ湡;2019-06-26  鏉ユ簮锛毼粗  浣滆咃細admin

  科研的战场是实验室,实验室硬件就是所有开始的前提和基础,装备出的齐全,“打起仗”来肯定也是自信满满,当别人在抱怨实验室的条件太差时,你就可以挺直腰板来一句“老弟,来我们学校吧!

  对于学校来说实验室硬件水平关系着学校的教学水平和人才培养,对于个人来说也影响着自身的科研能力和发文质量。当然现在大部分的实验室都达不到高标准,设备也不是百分百配备齐全,遇到这种情况那就只能说没有条件尽力创造条件了,这就注定着我们要跑断双腿,要忍受长期的等待,要焦虑发文周期,时间会变得异常紧张。而对于化工的同学来说,实验室建设的标准也关系着身体健康,生命安危,近年来高校实验室事故时有发生,这也充分说明硬件建设至关重要,减少不必要的伤亡,减少不必要的经济支出。对于学生来说,在一切顺利运转的前提下硬件的档次不仅影响着科研水平,也会完全影响着学生的发文质量,发文数量,最后关系着能否毕业,关系着学校的毕业状况,真的是连锁反应,必须从基础抓起。

  进实验室之前大家都盼望着实验室无比的“高大上”,实验设备齐全,可以足不出户就搞定各种测试。当进了实验室才发现,现实与理想总是有辣么大的差距,你的心情是不是开始晴转多云了?你是不是想说“本来以为是个王者的,结果~~~”

  关于那年那些实验室,说起来真的都是泪(当然没有小编说的那么夸张),科研就是让你痛并快乐着,问题是就算痛并快乐着你也愿意呀!下面我们采访了几个材料领域的科研人员,听他们谈一谈关于实验室硬件条件和科研的关系,具体情况如下:

  工欲善其事,必先利其器:好的实验条件和设备是科研利器,比如就说最简单的复合材料设计,如果没有相应的设备设计复合路线就非常单一,也没有什么多相转变的复合优势;如果靠简单的混合,一个是变量太多不好控制,难以得到好的重复性,另外没有办法得到想要的条件实现材料键合作用。从检测手段来说就更为现实了,材料制备后验证结构和组分,最基本的要能做一般表征,这些手段就是我们的眼睛,比如做锂离子电池过程研究的,锂离子在电极材料中的迁移动力学过程决定了电池的性能,离子迁移速度的快慢决定了充放电的速率,离子迁移数则对应电池的容量,而离子迁移引起的结构改变造成了电池性能衰减达到寿命极限。如果硬件跟不上,仅采用XRD及电芯分步拆解XPS很难直观有效的说明问题,而且电芯拆解的表面处理和保存转移是一个很大的问题,如果采用原位透射(扫描)电子显微镜就能够在原子尺度下实时监控外场下的结构演化,实现电化学过程的原位观察。

  当然,原位观察的手段不仅仅只有电镜,还有XRD等都已经实现了原位的检测,能够有效的提供材料结构变化的佐证,写文章有这样的图简直要开心的飞起(图2)。

  再比如做一些同元素异质结构的伙伴,采用元素的检测是不能说明问题的,这个时候HAADF-STEM就非常有用了,直接能够拍到原子列的真实位置,这样就能够说明异质界面的存在,一图胜千言,这样高质量的图片也是发表高档次的文章的前提。可以看一下图3,硬件到位说结构,模型与电镜匹配简直不用解释,对比下图4,穷也不能穷科研,咬牙也要配电镜的组文章写起来就需要水平了。

  另外,想要进一步提高电池性能,对电极-电解液界面的研究也不能忽视,我们来看看想研究这个界面膜层基本需要配什么样的条件(图5),想要更清楚的了解界面的活动,包括形成过程,产气组分及量,演变则需要更先进的检测手段了,另外考虑到界面的复杂性,常常使用理论模拟的方法,如如蒙特卡罗模拟(MC)及分子动力学模拟(MD)能够在较大的尺寸范围内模拟SEI膜形成的多组分化学反应。

  总的来说,硬件不是科研的决定条件,但绝对是助攻圣手,实验条件直接影响实验设计的路线,能不能用的起更合适的检测手段也会对分析方向有一定的影响,所以,想要搞研究真的要谈钱,硬件很重要。

  (1)安全性:实验室硬件条件比较先进的话,对实验人员的安全更有保障,而且心里负担小,做实验也更轻松。但个人防护意识是主要。

  (2)对科研成果的影响:实验室条件对于出好成果是良好的基石,有极大的辅助作用。在实验思路和方向准确的情况下,能把实验有效严谨的进行并重复,与实验设备脱不了关系。并且存在时效性,若是在自己的实验室或者学校有条件或资源,可以大大缩短实验结果的反馈时间,对于成果的发表也有影响。

  (3)对科研人员的成长:好的实验条件辅助科研人员更易于发表成果,同时可以亲自操作或者亲眼目睹高端仪器的使用,对科研人员开阔视野,实验也有直观感受的同时也能激发思维。

  (4)人也是硬件条件:我觉得实验室的同事和老板也可归类为硬件条件,开放严谨的老板和和谐有爱的同事,是实验室最重要的硬件条件。没有这些有爱的人,就算做出好成果也只是暂时的;但有爱的实验室人员组成和氛围,在有限的条件下不断奋斗,达到自身设定的目标,才能源远流长!

  做实验,肯定是化学材料必备,所以表征手段就是大事了,这里就涉及仪器等硬件了,单纯从实验来说,如果条件好,表征快,也方便,肯定是好事,相对来说出文章也比较快速容易。实验室不能做的,就得出去做,或者去他人的课题组,就会很不方便,耗时,需要等待他人有空闲的时候你才能进行测试,一般都是自己内部的优先的测试,就像你做一个TEM.,课题组自己有,那就很方便,如果出去测试一个是麻烦,第二个可能周期长,还可能测试的结果不太好,自己亲身,可能更容易接近了解自己的想要的结果,实验进展拖沓,耗时长,出文章可能就较慢,而且也影响心情。

  4. 博士研究生,上海某重点大学,研究背景:共价有机框架( COFs)方向

  我觉得实验室硬件设施对研究生的科研成果影响很大。以我硕士和博士期间呆过的两个课题组对比,发现因为实验条件的限制,有些本来很有创新的idea由于实验条件的限制,无法开展。而如果条件允许,导师支持,就可能做出比较好的工作。硕士期间,我当时的一个课题是设计了一种新颖的催化剂,初步证明了其催化效果有效,但需要用一种特殊的分离柱将多种产物分离,定量说明产物比例,以及阐述机理。但由于课题组经费有限,导师也没帮助联系地方测试,因毕业时间临近就简单写了小文章投了,后来同一时间别的课题组也发了类似的工作,但实验做的比我们深入,产物机理解释得很清楚,发了顶刊,当时特别后悔没继续做下去。现在博士期间,实验室基本仪器设备都有。学院学校分析测试中心也是全天开放,随时都可以自己操作,做出的工作就很系统严谨,哪怕比较普通的课题,数据详实准确也能发领域顶刊。所以,实验室硬件设施以及导师的人脉关系,对研究生在科研生涯早期科研成果的及时产出,起到推波助澜的作用,进入一个好的课题组,应该是每一个研究生都努力追求的目标。


 
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