刘政，新加坡南洋理工大学助理教授。二零零一级南开大学物理学。大学懵懂三两年，欲出国，未果。遂考研。寒窗三月有余，侥幸过线。得国家纳米科学中心孙连峰老师怜爱，赴京硕博连读，研习碳纳米材料。依稀记得，时日正值初夏，阳光暖人，少年明亮。初见导师，被一路领着去办理手续。穿过静静的物理所，穿过喧闹的中关村东路，亦穿过青葱的本科，却浑浑不知，将在这繁华都市驻留五年，授业于恩师，互持于挚友，相濡于爱人。五年时光，快乐无忧，除了实验撰文，亦觅得红颜。闲暇翻译《伟大的超越》（ The Great Beyond, by Paul Halpern ）与《伽利略的手指》（ Galileo's Finger ， by Peter Atkins ），收入《第一推动力丛书》。转瞬至毕业季。投宝洁，过关斩将，终面惜败。复又得一企业青睐，踌躇不决。最后，机缘巧合，遂赴休斯敦 Rice 大学与随 PM Ajayan 和 Jun Lou 教授做博后研究。两位导师笃学厚德，循循善诱，受益良多。期间，租房，学车，实验，撰文，简单充实。其间，得一子一女。 2013 年初，申请教职辛得新加坡垂青，遂携妻小赴新，同年十月情定坡南洋理工大学材料工程学院，从事二维材料研究。

1 请您简单介绍一下您的科研工作？

我主要从事二维材料研究。

二维材料，亦称之层状材料，特指那些层间相互作用力非常弱的材料。这类材料，可薄至单原子层，厚度小于一纳米，比薄绢更为纤细，比丝绸更加柔顺。大道至简，单原子层的二维材料，实为抽象平面在物质上的极限表达，因为在我们的物质世界，找不到比单层二维材料更平的平面。另一方面，单层二维材料，如石墨烯（Graphene）、六方氮化硼（h-BN），过渡金属二硫属化合物（TMD）等，都可归属于人工材料，因为单层二维材料难以在自然界单独存在。所以，二维材料的发现与合成可以认为是人类在材料领域究极探幽的胜利。

二维材料的研究现状，简而言之：无生一，一生二，二生三，三生万物。 所谓无，理论预言，单层二维材料（特指石墨烯）无法稳定存在。所谓一，石墨烯的成功剥离和测量不仅带来了诺贝尔物理学奖，也为二维材料的研究打开一扇窗。鉴于此，石墨烯的孪生兄弟，六方氮化硼很快找到，一为金属，一为绝缘体，此谓一生二。紧接着，窄带隙半导体过渡金属硫化物陆续发现，此谓二生三。至此，新材料探索如火如荼，各种各样的二维材料喷薄而出，目不暇接，基于二维材料的材料生态系统趋于成熟，并且向其它方向开始拓展渗透，可谓三生万物。

材料乃物理之依凭，器件之根基，功能之具现，应用之基础。 我们致力于材料本身，即如何合成大面积且高质量的二维材料。以石墨烯为依托，我们成为六方氮化硼合成研究的中坚力量，并进一步拓展至过渡金属硫化物。目前，利用固态合成以及化学气相沉积，基于二十余种元素，我们可以合成出超过一百种的二维体块材料，以及超过五十种的单层二维材料。林林总总，以元素构成分类，包括单元、双元、三元及多元，还有异质二维材料。以性质分类，包括金属半金属、半导体和绝缘二维材料。我们最近的工作集中在二维铁电材料、碲化物二维材料，以及具有奇异能带结构得二维材料。我们也至力于探索二维材料合成的普适方法以及潜在应用。

2 您认为科研人员最重要的品质是什么？

专注，专注，专注。 重要的事情说三遍。专注方能见微知著，辨异相于寻常。专注方能纵世界繁华万千，心如止水。淳于髡说之以隐曰：“国中有大鸟，止王之庭，三年不飞又不鸣，王知此鸟何也？”王曰：“此鸟不飞则已，一飞冲天；不鸣则已，一鸣惊人。不鸣则已，一鸣惊人。”

3 您对有志从事科学研究的学生有什么建议？

假如你摩拳擦掌准备上船 —— 成功永远是少数，自知自醒，知难而退。成功，努力固然重要，资质，背景，运气缺一不可。努力是基本，勤能补拙不一定完全正确，至少成功的科研人没有不努力的。这世上，最沮丧的事情莫过于，比你聪明的人还比你努力。天资不可求，有自知之明方可于万径中找到自己那条。“吾生也有涯，而知也无涯 。以有涯随无涯，殆已！” 背景是催化，科研亦讲究传承。进入圈中，站在巨人的肩膀，崇山峻岭不过绵延山丘。所以良好的学术修养，循循善诱的师长，和谐的合作关系，可以让科研事半功倍。最后，便等”东风与周郎便”。

假如你已经上了船 —— 临渊羡鱼，不如退而结网。做科研不要犹豫不决，打一枪换一炮.做学生也最好别一山望那山高，辗转腾挪，耽误了美好年华。

假如你觉得上了贼船 —— 赶紧下船，风花雪月，大好河山等着你。再说一遍，科研是险境，纵有望登顶，一览奇山异境，叹为观止；但羊肠小道，古道西风不失另种风情。

假如你已经乘风破浪 —— 出色的学生与有所建树的科学家还有巨大的鸿沟。研究方向的选择、教职申请、教书育人、学术能力、基金申请都不可或缺。另外，掌声和鲜花的影子下面，大多是家人孤单、寂寥和无私付出。科研需要专注，但专注不是永远生活在自己世界。对大多数人而言，纵攒千文万言，著作等身，百年之后亦灰飞烟灭。所以，我个人更欣赏在独树大家的同时，可以庇荫小家之人。

4 您对您的研究领域有何展望？

二维材料研究是一个崭新的领域，从理论到应用研究，呈星火燎原之势。二维材料研究植根于纳米研究热潮，从零维巴基球，到一维纳米管，各领风骚上十年，一直到石墨烯的横空出世，二维材料正式登上纳米研究的舞台。与之前的明星材料不一样，二维材料以石墨烯为先锋，超过百余种材料冲锋作战，并且新的二维材料层出不穷，以此构筑二维材料研究的完整生态系统，并确保二维材料研究不会昙花一现。此外，二维材料实乃费曼所言“自下而上”（bottom up）方法之完美范例。即， 以原子为尺度，重构物质，避其所短，用其所长 。究其根本，单原子操作任重道远，只可以在极端条件下极微小尺度实现（如STM操纵原子），纳米线过于柔软且物性变化多端（如CNT）。只有二维材料，可以在纳米尺度上游刃自如的重筑物质。基于此，人类终于可以以单层二维材料为基础，在纳米尺度上，构筑具备完整功能性的人工材料！

具体到二维研究研究，挑战有三：生产、转移与应用。即，大规模高质量的生产二维材料、规模化高效率的转移二维材料、以及在诸多方向应用二维材料构建功能器件。二维材料的制备已经驶入快车道。气相法、化学沉积以及外延生长齐头并进。在未来十年以内，第一项挑战完全有可能突破。转移技术是应用的关键，硅片级别的转移开始见诸报端，未来可期。最具有挑战性的是应用。高纯硅的生产技术为半导体行业奠定基础，铁磁材料引发存储革命，光纤材料让信息在世界上各个角落肆意流转。二维材料可以为我们带来什么？这里我大胆的提出几个可能的方向供批判：

－ 以单原子层材料为基础带来的物理新发现。 包括凝聚态物理现象、奇特的光学、热学以及力学性质。二维材料已经开始崭露头角；

－ 以单原子层材料为基础带来的材料性能提升。 包括全新的涂层材料，复合材料以及智能材料等等；

－ 以单原子层人工结构为基础带来的器件性能提升。 以终极的精度重构材料，大大提升既有器件的性能，如晶体管，光电传感器等；

－ 以单原子层材料本身性质为基础带来的全新器件。 新兴的研究领域比如量子计算，人工智能，柔性器件，超低能耗器件对于新材料求贤若渴。二维材料极有可能像如上所述的高纯硅、铁磁材料或者光纤材料一样，定义全新的工业，切实改变我的生活。

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