给纳米科技带来超乎想象的能力

挑战单分子“手术”和性能控制的极限能力

在纳米科学领域，由于研究对象的微观化和测量手段的高精密和高复杂化，一个科学问题的解决愈来愈需要综合利用实验、理论和计算研究手段。基于这一共识，从1996年起，由侯建国领导的团簇材料实验组和由杨金龙领导的计算凝聚态理论组就共同感兴趣的科学问题进行交流和讨论，并在以C₆₀为代表的纳米体系的结构与物性表征方面逐步开展实验和理论计算相结合的研究。1997年底，由两组的主要人员和几位具有无机材料、化学合成专业背景的研究人员成立了中国科技大学纳米结构与物理研究室，共同开展纳米领域的实验和理论研究。

经过几年的合作与努力，该群体逐步形成了一个在国内外都有一定影响的创新研究群体，并取得了卓越的成绩：

他们首次确定了C₆₀在Si（111）7×7表面上的吸附取向。该项工作发表在1999年的Phys.Rev.Lett.上，美国物理学会在其物理新闻图片网上加以介绍――这是该新闻图片网自成立以来首次发布中国科学家的研究成果图片；与此同时，“我国科学家确定C₆₀单分子在硅表面的取向状态”被评为1999年中国基础科学研究十大新闻。

他们获得了首张具有化学键分辨率的C₆₀单分子STM图像，并发现二维C₆₀点阵的一种新的取向畴结构。相关工作发表在2001年的Na-ture及2003年的J.Am.Chem.Soc.上，被审稿人认为是“非常独特的发现”。同时，该项成果还被评为2001年中国基础科学研究十大新闻和2001年度中国十大科技进展（由两院院士评选）。

他们首次发现纳米双隧道结电容的量子效应。相关工作发表在2001年的Phys.Rev.Lett.及Appl.Phys.Lett.上，被审稿人高度评价为“期待已久的完美实验”。

他们在能量与空间分辨的单分子显微术方面的工作揭示了基于富勒烯包合物团簇的电子结构，为纳米器件研究提供了新技术。这一工作发表在2003年Phys.Rev.Lett.上。

2003年，他们在金属量子点的研究中发现非晶化对量子限域效应的抑制及金属纳米隧道结的负微分电阻效应。系列论文发表在2003年的Phys.Rev.Lett.和Appl.Phys.Lett.等期刊。

由于此前突出的科研成就，该创新群体荣获2003年安徽省科学技术奖一等奖及2005年国家自然科学奖二等奖。

2005年，他们又成功实施“分子剪切手术”，实现单个分子内部的化学反应。2005年9月2日出版的Science发表了他们的论文，并由美国加州大学教授Crommie撰文对该成果进行介绍和高度评价。相关工作被评为2005年中国基础科学研究十大新闻和2005年度中国十大科技进展。

值得一提的是，该创新群体在研究生培养方面也取得了突出成绩。先后有3名研究生获中国科学院院长特等奖，两名研究生获选全国百篇优秀博士学位论文，3名研究生获选中国科学院优秀博士学位论文。

“取法其上，得乎其中；取法其中，得乎其下”

“将微观世界里单个分子性能与结构的关系，以及如何操控单分子层次这样微小的东西作为研究对象，对我们来说是一种极限挑战。”侯建国坦言在工作中必须面对巨大的挑战。有意思的是，他和同事常用“手术”、“外貌”、“大小”等一些拟人化的词语来描述研究对象，可见，遨游在微观的纳米世界，他们怀有一种自然、亲切的情感，体现了一种自信笃定、乐观向上的精神风貌。

创新群体为何会取得如此好的科研成果？侯建国说：“论创新的文化传统、仪器设备或经费，我们不一定比国外同行更优越；论努力程度或聪明才智，我们也不一定比国外同行更勤奋或聪明，但我们拥有一批富有探索激情、能从科研中获得无限乐趣的年轻人，大家彼此尊重、欣赏，因专业互补而形成一股强大的合力。”

侯建国认为一名优秀的学术带头人应具备以下素质：首先，要乐意做琐碎的事，不能应付糊弄――毕竟，在成功之前，有大量的铺垫性工作需要长抓不懈；其次，要在学术领域处于一个较高的水平，既具备扎实的专业基础，又能在看问题时有一个高的视界，为此，创新群体在中国科学院资助下又建立起海外创新团队，与国际著名同行建立密切合作；再次，要具备很好的组织和协调能力，不但知人而且善于用人；最后，要努力形成一种价值观和文化氛围，让每个人都觉得能在群体中充分实现自我价值。

从1995年只身回国获得国家杰出青年科学基金的资助，到目前因为团队学科交叉的特色明显而在国家自然科学基金委员会的多个学部都有项目资助，国家自然科学基金委员会对于侯建国及其团队的成长发挥了重要作用。

如何带领团队始终活跃在国际纳米科学的前沿领域？作为创新群体的学术带头人，侯建国感受着沉重的压力，但他认为，沉重的压力并不会影响自己进取的决心，相反，他会将这种压力转变为强烈的责任感和前进的动力，就像古人所说的那样：“取法其上，得乎其中；取法其中，得乎其下”。

学科交叉、实验与理论密切结合是侯建国（右五）领导的创新研究群体的一个优势。