论文部分内容阅读
如果说这次的“暴走”是一场集体马拉松，那么回族寻根计划就是“千里走单骑”了。
实验“智多星” 张如范
清华大学 化学工程系
我的研究内容是碳纳米管，一种由碳原子组成的管状结构纳米材料。碳纳米管在力学、电学和热学等各方面的性能都远远超过常规材料，在未来的航空航天、超强纤维、防弹衣等领域都有广阔的应用前景。
但当我真正开始着手研究碳纳米管之后，却发现由于生长机理的限制，普通的碳纳米管最长也就1～2毫米，这大大地限制了它们的性能发挥。不幸的是，我的研究题目就是超长纳米管的制备与性质研究。导师魏飞教授还给我提出了一个特别崩溃的期望：希望我们能够制备出米级甚至千米级的碳纳米管。当时，全世界最长的碳纳米管也就只有4厘米。
课题难度大，我几乎没日没夜地做实验。实验室的电子显微镜使用有限制，大概有2个月的时间，我的实验时间都是从晚8点到第二天的早8点。如果能够使碳纳米管在光学显微镜下进行表征就好了！我突然想到了二氧化钛纳米颗粒，这些颗粒对可见光有很强的散射能力，如果在碳纳米管上负载二氧化钛纳米颗粒，利用它们的光散射性，就极有可能实现光学显微镜下碳纳米管的可视化观察。我马上动手，不出所料，实验成功了！不仅方法简单，而且大大提高了碳纳米管的结构表征、性能测量和器件构建的效率。
实验室的很多设备都无法满足碳纳米管的研究要求，在研究碳纳米管的力学特性时，我又遇到了瓶颈。测量碳纳米管的力学特性一般需要精度达到纳米级的专业设备，可是这种设备，学校的实验室根本没有。怎么办？很长一段时间，我都一筹莫展，每天都泡在实验室里，不停地想着各种解决方案。如果用一根毛细管从悬空的碳纳米管侧面“吹气”，使碳纳米管发生弯曲，再根据气速的大小、颗粒数量、粒径以及碳纳米管的弯曲程度来计算受力大小，不就可以测量出他们的力学性质了吗？没有仪器直接进行测量，就通过运算来得到结果！
有了这个想法，我豁然开朗。但随即困难又出现了。如果要顺利实现“吹气”法，就要使纳米管“生长”在具有一定沟槽的硅片基地上，而在硅片上刻槽需要用微加工工艺，成本将近万元。那么，如果将3块硅片拼接在一起，形成一个沟槽，不就好了吗？可拼接硅片需要能耐受1000℃高温的粘合剂，到哪儿去找？我又开始了尝试，但一次次都以失败告终。有一天，实验桌一角摆放着的铝箔吸引了我的注意，“为何不用简单的金属铝箔去尝试呢？”最常见的材料居然被我忽视了！于是，我将小片铝箔放在两个硅片之间，然后在高温下融化铝箔，将两块硅片粘附在一起，冷却后铝箔变为固态，完美地固定了硅片。就这样，我制备出了带有沟槽的硅片，而这样的加工成本几乎为零。
经过多年的努力，2013年，我在魏老师的指导下终于制备出单根长度达到半米长的碳纳米管，这也成为目前世界上最长的碳纳米管。
文献007 许振凌
四川大学 原子与分子物理学专业
我的导师吴教授非常重视我们的文献研究。我记得研一时只要是吴教授的课，每次都会布置我们读一些与课堂相关的文献，学期结束时，还要做一个完整的报告。
一次，我找来一篇研究液体统计积分方程的文献资料。一般液体统计里的积分方程用的是三维径向硬球（hard sphere）体系，但这个学者把一个硬球（一种分子模型，除了碰撞之外没有其他作用力的分子）的半径假象成无穷大，这样原来只能用于三维径向里的积分方程就能用于研究硬球在一个硬面（hard wall）附近的分布了。看到这里，我马上想到：如果把原本体系里的硬球变成其他体系，比如球形孔穴（spherical pore），柱型孔穴（cylindrical pore），或者两个硬面（slit pore），甚至有的硬球可通过、有的不能通过的半透膜（Semi-permeable membrane），是不是会有不同的研究结果呢？除了硬球体系，是不是还可以做离子体系？这些问题打开了我的思路，我一口气找来了关于液体统计积分方程的各类文献资料，整整一个多礼拜，每天都在图书馆泡着，而且越读越觉得有意思，原来的疑问也一一得到了解答。
有了这次经历，我深刻地认识到文献资料的重要性。现在我们做的科研，大多建立在之前许多学者研究的基础上，这些研究本身就是一笔宝贵的财富。在他们的基础上开展研究，必定会事半功倍。很快，我的这个观点也得到了验证。
那天，我跟着吴教授在实验室里完成一个单分子膜界面相图的测量。可令人不解的是，我们得到的界面光谱实验数据与一般情况下的数据不大一样。几个同学提议再重复实验看看是不是做错了，我说：“不如我们找找看有没有相关的文献资料吧！”吴教授赞同我的提议：“如果没有资料显示有这样的实验数据，我们再来重复几次！”仅仅10分钟，我便在盖恩斯1966年出版的单分子膜的专注上找到了答案，发现这个结论是一种典型的现象，我们的实验并没有做错，只是一般教科书或者论文中并不涉及这类问题。在这本专著的指引下，我又找到了相关数据的原始文献：1942年发表在《美国化学会志》上的一篇文章。它除了提到单分子膜测量中的一些特殊情况，还对出现特殊情况的原因做了很有意思的推测。
之后我对于文献资料的学习更感兴趣了，不仅会了解最新最前沿的一些行业研究，很多有创意的“奇葩”研究也会对我产生极大的吸引力。我的毕业论文《双原子分子离解研究》中设计的很多势能公式、量子计算方法以及光谱研究思路等，就是在我平时积累的文献资料中得到的依据和启发。
暴走的研霸 王传超
复旦大学 现代人类学教育部重点实验室
大四下学期，我加入了复旦现代人类学实验室，从此开始了我的人类学研究。至今虽然取得了不少成果，但最令人印象深刻的还是要数我们“暴走”的研究过程了！
因为要研究一个族群的基因演变，广泛的取样就成了必不可少的工作。为了研究曹操家族的DNA，我与课题组的同学几乎走遍了全国，针对曹姓家族进行血样采集，询问他们的家谱和家族的来历与传说，最后更是找到了安徽亳州曹氏墓的所在地，并从曹操的叔祖父曹鼎的两颗牙齿上提取、还原了供检测的DNA。功夫不负有心人，我们发现，在声称是曹操后代的这些家族人群里，O2*（一种Y染色体单倍群）这个单倍群的比例达到了50%左右，明显高于一般人群。而同样，我们在曹鼎的DNA中也检测出了相同的情况。依据法医学的判定，我们可以认定他们是曹操的后代。在这次研究中，我也以第一作者的身份发表了《DNA揭开曹操身世之谜》、《曹操叔祖的古DNA结果与曹操后世子孙相符》、《Y染色体揭开曹操身世之谜》等多篇研究成果论文。
如果说这次的“暴走”是一场集体马拉松，那么回族寻根计划就是“千里走单骑”了。回族是中国乃至世界上少有的“先有宗教，再有民族”的民族，也是中国第二大少数民族，分布得极为广泛，因此，要想大规模地采集全国范围内回族人群的唾液，提取DNA，研究Y染色体上的基因组信息，来研究其精细的Y染色体遗传结构，就又得跑遍整个中国。
我的全国调查取样从2012年7月开始，整个行程中，最大的挑战莫过于寻找放样本的冷藏箱了，冷藏箱是用来存放采集到的样品的，但由于采集样本的时间刚好是夏天，即便是我在冷藏箱里放上了冰块，还是不能长时间地保存样本。所以每到一个地区，我都必须要找到一个研究所或者实验室来存放冷藏箱。一些地方有我的同学或导师介绍的一些朋友，有些地方可没有“人脉”。于是我灵机一动，在网上发布了我的行程，试图寻求各地的研究员们的帮助。很快我就收到了很多邀请，云南的中国科学院昆明动物所，成都的四川大学华西医学中心等等都给我提供了放置冷藏箱的地方。
从7月中旬到8月底，40天时间里，我辗转近2万公里，从11个省和自治区的30座城市进行了取样和调查，取得了1000多份唾液样本。3年来，我在东亚人群和语言的起源和分化、东亚特殊疾病相关基因的进化、人类遗传学在历史研究中的应用等领域发表论文23篇，其中SCI论文13篇。因为兴趣所在，我决定继续做一个暴走的研霸。
实验“智多星” 张如范
清华大学 化学工程系
我的研究内容是碳纳米管，一种由碳原子组成的管状结构纳米材料。碳纳米管在力学、电学和热学等各方面的性能都远远超过常规材料，在未来的航空航天、超强纤维、防弹衣等领域都有广阔的应用前景。
但当我真正开始着手研究碳纳米管之后，却发现由于生长机理的限制，普通的碳纳米管最长也就1～2毫米，这大大地限制了它们的性能发挥。不幸的是，我的研究题目就是超长纳米管的制备与性质研究。导师魏飞教授还给我提出了一个特别崩溃的期望：希望我们能够制备出米级甚至千米级的碳纳米管。当时，全世界最长的碳纳米管也就只有4厘米。
课题难度大，我几乎没日没夜地做实验。实验室的电子显微镜使用有限制，大概有2个月的时间，我的实验时间都是从晚8点到第二天的早8点。如果能够使碳纳米管在光学显微镜下进行表征就好了！我突然想到了二氧化钛纳米颗粒，这些颗粒对可见光有很强的散射能力，如果在碳纳米管上负载二氧化钛纳米颗粒，利用它们的光散射性，就极有可能实现光学显微镜下碳纳米管的可视化观察。我马上动手，不出所料，实验成功了！不仅方法简单，而且大大提高了碳纳米管的结构表征、性能测量和器件构建的效率。
实验室的很多设备都无法满足碳纳米管的研究要求，在研究碳纳米管的力学特性时，我又遇到了瓶颈。测量碳纳米管的力学特性一般需要精度达到纳米级的专业设备，可是这种设备，学校的实验室根本没有。怎么办？很长一段时间，我都一筹莫展，每天都泡在实验室里，不停地想着各种解决方案。如果用一根毛细管从悬空的碳纳米管侧面“吹气”，使碳纳米管发生弯曲，再根据气速的大小、颗粒数量、粒径以及碳纳米管的弯曲程度来计算受力大小，不就可以测量出他们的力学性质了吗？没有仪器直接进行测量，就通过运算来得到结果！
有了这个想法，我豁然开朗。但随即困难又出现了。如果要顺利实现“吹气”法，就要使纳米管“生长”在具有一定沟槽的硅片基地上，而在硅片上刻槽需要用微加工工艺，成本将近万元。那么，如果将3块硅片拼接在一起，形成一个沟槽，不就好了吗？可拼接硅片需要能耐受1000℃高温的粘合剂，到哪儿去找？我又开始了尝试，但一次次都以失败告终。有一天，实验桌一角摆放着的铝箔吸引了我的注意，“为何不用简单的金属铝箔去尝试呢？”最常见的材料居然被我忽视了！于是，我将小片铝箔放在两个硅片之间，然后在高温下融化铝箔，将两块硅片粘附在一起，冷却后铝箔变为固态，完美地固定了硅片。就这样，我制备出了带有沟槽的硅片，而这样的加工成本几乎为零。
经过多年的努力，2013年，我在魏老师的指导下终于制备出单根长度达到半米长的碳纳米管，这也成为目前世界上最长的碳纳米管。
文献007 许振凌
四川大学 原子与分子物理学专业
我的导师吴教授非常重视我们的文献研究。我记得研一时只要是吴教授的课，每次都会布置我们读一些与课堂相关的文献，学期结束时，还要做一个完整的报告。
一次，我找来一篇研究液体统计积分方程的文献资料。一般液体统计里的积分方程用的是三维径向硬球（hard sphere）体系，但这个学者把一个硬球（一种分子模型，除了碰撞之外没有其他作用力的分子）的半径假象成无穷大，这样原来只能用于三维径向里的积分方程就能用于研究硬球在一个硬面（hard wall）附近的分布了。看到这里，我马上想到：如果把原本体系里的硬球变成其他体系，比如球形孔穴（spherical pore），柱型孔穴（cylindrical pore），或者两个硬面（slit pore），甚至有的硬球可通过、有的不能通过的半透膜（Semi-permeable membrane），是不是会有不同的研究结果呢？除了硬球体系，是不是还可以做离子体系？这些问题打开了我的思路，我一口气找来了关于液体统计积分方程的各类文献资料，整整一个多礼拜，每天都在图书馆泡着，而且越读越觉得有意思，原来的疑问也一一得到了解答。
有了这次经历，我深刻地认识到文献资料的重要性。现在我们做的科研，大多建立在之前许多学者研究的基础上，这些研究本身就是一笔宝贵的财富。在他们的基础上开展研究，必定会事半功倍。很快，我的这个观点也得到了验证。
那天，我跟着吴教授在实验室里完成一个单分子膜界面相图的测量。可令人不解的是，我们得到的界面光谱实验数据与一般情况下的数据不大一样。几个同学提议再重复实验看看是不是做错了，我说：“不如我们找找看有没有相关的文献资料吧！”吴教授赞同我的提议：“如果没有资料显示有这样的实验数据，我们再来重复几次！”仅仅10分钟，我便在盖恩斯1966年出版的单分子膜的专注上找到了答案，发现这个结论是一种典型的现象，我们的实验并没有做错，只是一般教科书或者论文中并不涉及这类问题。在这本专著的指引下，我又找到了相关数据的原始文献：1942年发表在《美国化学会志》上的一篇文章。它除了提到单分子膜测量中的一些特殊情况，还对出现特殊情况的原因做了很有意思的推测。
之后我对于文献资料的学习更感兴趣了，不仅会了解最新最前沿的一些行业研究，很多有创意的“奇葩”研究也会对我产生极大的吸引力。我的毕业论文《双原子分子离解研究》中设计的很多势能公式、量子计算方法以及光谱研究思路等，就是在我平时积累的文献资料中得到的依据和启发。
暴走的研霸 王传超
复旦大学 现代人类学教育部重点实验室
大四下学期，我加入了复旦现代人类学实验室，从此开始了我的人类学研究。至今虽然取得了不少成果，但最令人印象深刻的还是要数我们“暴走”的研究过程了！
因为要研究一个族群的基因演变，广泛的取样就成了必不可少的工作。为了研究曹操家族的DNA，我与课题组的同学几乎走遍了全国，针对曹姓家族进行血样采集，询问他们的家谱和家族的来历与传说，最后更是找到了安徽亳州曹氏墓的所在地，并从曹操的叔祖父曹鼎的两颗牙齿上提取、还原了供检测的DNA。功夫不负有心人，我们发现，在声称是曹操后代的这些家族人群里，O2*（一种Y染色体单倍群）这个单倍群的比例达到了50%左右，明显高于一般人群。而同样，我们在曹鼎的DNA中也检测出了相同的情况。依据法医学的判定，我们可以认定他们是曹操的后代。在这次研究中，我也以第一作者的身份发表了《DNA揭开曹操身世之谜》、《曹操叔祖的古DNA结果与曹操后世子孙相符》、《Y染色体揭开曹操身世之谜》等多篇研究成果论文。
如果说这次的“暴走”是一场集体马拉松，那么回族寻根计划就是“千里走单骑”了。回族是中国乃至世界上少有的“先有宗教，再有民族”的民族，也是中国第二大少数民族，分布得极为广泛，因此，要想大规模地采集全国范围内回族人群的唾液，提取DNA，研究Y染色体上的基因组信息，来研究其精细的Y染色体遗传结构，就又得跑遍整个中国。
我的全国调查取样从2012年7月开始，整个行程中，最大的挑战莫过于寻找放样本的冷藏箱了，冷藏箱是用来存放采集到的样品的，但由于采集样本的时间刚好是夏天，即便是我在冷藏箱里放上了冰块，还是不能长时间地保存样本。所以每到一个地区，我都必须要找到一个研究所或者实验室来存放冷藏箱。一些地方有我的同学或导师介绍的一些朋友，有些地方可没有“人脉”。于是我灵机一动，在网上发布了我的行程，试图寻求各地的研究员们的帮助。很快我就收到了很多邀请，云南的中国科学院昆明动物所，成都的四川大学华西医学中心等等都给我提供了放置冷藏箱的地方。
从7月中旬到8月底，40天时间里，我辗转近2万公里，从11个省和自治区的30座城市进行了取样和调查，取得了1000多份唾液样本。3年来，我在东亚人群和语言的起源和分化、东亚特殊疾病相关基因的进化、人类遗传学在历史研究中的应用等领域发表论文23篇，其中SCI论文13篇。因为兴趣所在，我决定继续做一个暴走的研霸。