“手术”打开神奇“开关”

　　“‘侯’不是你那样写的，中间没那一竖。”越过间隔着的茶几，陈岚指出了记者采访本上的错误，这时记者刚写下“候group”几个字。记者在多少有点尴尬的同时，不由得佩服侯建国教授的助手和学生的训练有素、心细如丝。

　　在中国科技大学采访，记者已对此多有领教。侯建国院士是“外科手术”的顶尖高手，人们走进中国科技大学微尺度物质科学国家实验室，才知道“手术台”上躺着的，既不是鱼蛙鸟兽，更不是危重病人，而是一个个看不见、摸不着的分子。

　　微尺度物质科学国家实验室的侯建国、杨金龙和朱清时等研究人员将一种名为“钴酞菁”的小分子搬上“手术台”，他们研究发现，钴酞菁的体内藏着一个看不见的磁性“开关”，当它附着在金属表面上时，神奇的“开关”就会自动关闭，使分子本身失去磁性；而为它“修剪”了分子外围的氢原子，让它与金属表面发生化学反应，钴酞菁的磁性“开关”竟会重新开启。9月2日，在国际权威学术刊物《科学》上，发表了侯建国等的这一研究成果，并在“透视”栏目中专文对该成果进行了介绍和评价。

　　“2003年5月16日，我们开始这项研究。”记者惊讶于陈岚的准确记忆，他却淡淡地说：“我们所有获得的数据，上面都有时间的记载。”

　　“我们设想过钴酞菁会有分子磁性。2004年3月6日，发现了基底下的一些奇异现象，侯老师就进一步设想通过分子‘手术’，操纵它的磁性‘开关’开启。”陈岚补充说。

　　“这就是通常所说的‘科学好奇心驱动’吧。下一步，我们还要在其分子体系、量子点的输运性质等方面继续做文章。”侯group重要成员之一的王兵教授说，“‘巨磁阻效应’，最初谁能想到可以形成今天风靡全球的技术和产业，靠这一原始性创新的成果，做成的计算机硬盘、磁头的存储空间才能那么大。IBM公司可以说是独具慧眼！”

　　早年当钳工的感悟

　　侯建国本人对科学的好奇心、细心，与他的几位助手非同寻常地一致。

　　“科学上要取得成功，首先，要坚持自己研究的兴趣和激情。如果有兴趣、激情，你就会去琢磨事情，想办法解决问题。其次，要有基础知识，培养直觉。科学直觉和敏锐的观察，这可能与我早年当过钳工有点间接的关系。”侯建国说。

　　如果没有上个世纪70年代末恢复高考制度，侯建国的人生道路可能是另外一个版本。当时，侯建国在福建福清的一家机械厂当学徒工，师傅是位八级钳工——是工人级别中的最高段位，也是全县唯一的高段位。“钳工修理机器时判断事故，常常需要直觉和经验。一部机器出故障是轴承还是齿轮坏了，判断不对，不但工作白做了，在拆机器的过程中还可能会将好的零件弄坏。我的几位师傅文化程度都不高，但很聪明，手艺非常好。他们看不懂很复杂的机械制图，却有非常敏锐的直觉，对机器有种灵感，能判断机器坏在何处。”

　　几位工人师傅对侯建国挺不错，1977年侯建国高考没考上，第二年师傅鼓励他接着考，“在复习冲刺时，我每天只能睡三四个小时，实在累了，上班时就蜷在钳工床底下睡一会，需要时师傅就踢我一脚，我就赶紧爬起来。”

　　高考直接改变了侯建国的命运，使得侯建国后来可以说是一帆风顺：1978～1989年在中国科技大学学习，获凝聚态物理专业博士学位，毕业后到美国加州大学Berkeley分校、美国Oregon州立大学化学系从事科学研究工作。

　　不一样的选择 不一样的感觉

　　1995年3月，侯建国选择了从美国回到祖国。

　　“我在美国呆了几年，个人收入虽然不错，也学了不少的东西，但心里总是空落落的，毕竟那是别人的国家，不是我的国家。看辛普森案件也好，美国总统大选也罢，总感觉自己是局外人，而只有看国内寄来的《渴望》、《编辑部的故事》以及《焦点访谈》这些录像带，才觉得自己是局内人。所以我决意回国，而且，这个念头在脑子里只是那么一闪，我就马上付诸实际行动。”侯建国说。

　　钱临照院士和吴自勤教授是侯建国在中国科技大学就读时的导师，他们的道德风范和爱国情怀让侯建国萦绕心怀，也对他的决意回国起了决定性的作用。吴自勤教授1994年到美国探亲，给侯建国捎来了一封钱临照老先生的亲笔信，当时已87岁高龄的钱临照先生希望侯建国能够早日回国。侯建国拿着这封信对妻子说：“人不能够不识抬举，更何况是面对自己的恩师！”

　　刚回中国科技大学的侯建国只是副教授，工资也只有500多元，但他的感觉很好，“如果要计较这些，我就不会急着回国了。实验所需的高温炉子，连炉丝都得靠自己动手绕；镀膜机是1974年的老设备，收拾一下仍然可以用；X光衍射仪是中科院生化研究所已报废了的，从上海拉回来修修还可以对付……”侯建国当年的钳工手艺这时还真派上了用场。“他回国后没几天，家都没完全安顿好就开始上班，后来，筹建了团簇复合材料青年实验室。也就是从那时候开始，我们实验室的楼房改变了夜里早早就锁门的惯例，后来就习以为常了。”侯建国回国后就与之搭档的王兵教授说。

　　现在看来，侯建国回到中国科技大学是恰逢其时。当年6月，侯建国被评上正教授，紧接着，他获得了“国家杰出青年基金”的资助。

　　而参与中国科技大学“211”工程建设，侯建国又赢得了机遇，“有了这笔经费和这一机遇，我后来和朱清时校长的合作顺理成章”。

　　参与学校的“211”工程建设，侯建国就自己开展的薄膜生长研究工作作了答辩，时任中国科技大学副校长的朱清时听得声声入耳，会上就递给侯建国一张纸条，约侯建国过后探讨学科交叉与合作的事宜。

　　薄膜生长中的相变实验与研究，需要在超真空条件下才能开展，当时朱清时本人的科研课题拥有300万元经费，朱清时说他要买的低温超高真空扫描隧道显微镜，肯定比侯建国需要购买的好，为什么不能将彼此的经费捆绑在一起用，课题研究的方向也进行交叉，转向搞单分子的化学键研究呢？侯建国和朱清时的想法很快一拍即合。

　　彼此都理解对方的“语言”

　　“要在科研上取得成功，善于与人合作是很重要的。我很幸运有朱清时院士、杨金龙教授这样一些很好的合作者，得以取长补短，更好地发挥自己的潜能。”侯建国说。

　　15岁上江苏师范大学的杨金龙，中国科技大学硕士毕业后留校，一直致力于使用和发展第一性原理的方法与模型，对多重凝聚态体系的结构和性质进行深入系统的研究，在物理、化学和材料基础研究的交叉前沿领域中取得了一系列重要成果。杨金龙侧重于理论，侯建国侧重于实验，两人互相配合、相得益彰。

　　上个世纪90年代初期，国际上很多科学家想实现对碳60足球分子结构的直接观察，他们使用了分辨率最高的扫描隧道显微镜，可以分辨出0．1埃的理论分辨率。直到1999年侯建国的团队取得成果前，西班牙、美国、德国的一个联合研究组还在花很多精力改进仪器，但仍然只能看到碳60分子的态密度分布，而无法分辨分子内部的结构或者是化学键。侯建国和杨金龙、朱清时经过分析，认为不是仪器分辨率的问题，而是分子与衬底之间的相互作用，它的相互作用导致电子流分布状态的变化影响了分辨率。他们将高分辨扫描隧道显微成像与理论模拟的方法相结合，首先解决了碳60分子在硅表面的吸附取向问题，这项工作立即引起国际同行的极大兴趣，美国物理学会的网站就这项工作做了报道。自此一发而不可收，侯、杨、朱等人继续合作，他们意识到要直接观察碳60分子结构的问题的关键，是要把分子与衬底之间的相互作用隔绝开。他们利用化学自组装技术在分子与衬底之间引入一个绝缘层，终于容易地看到了清晰的足球状分子的形态。

　　新的成果2001年1月18日以《C60畴的二维拓扑学结构》为题，发表在权威学术刊物《自然》上，被该杂志审稿人评价为“构思巧妙、实验严谨”的研究工作。

　　侯建国团队在国际上首次直接“拍摄”到能够分辨出化学键的碳60单分子图像，这种单分子直接成像技术为解析分子内部结构提供了有效手段，使科学家人工“组装”新物质分子成为可能，因为直接“看清”化学键，是进行分子“手术”的前提。他们首次“拍摄”到能够清楚分辨碳原子间单键和双键的分子图像，还为“切割”和重新“组装”化学键，设计和制备单分子级的纳米器件奠定了坚实的基础。他们在研究中还发现，碳60分子在平面上排列时，呈现出一种独特的性状，利用这一性状，可能使计算机器件的集成度提高100倍至1000倍。专家们认为，这一成果表明，我国在纳米结构表征领域的研究已经步入了世界先进水平。

　　“我是幸运的，回国之后学术上能有所建树，2003年还当选为中科院院士，一是得益于中国科技大学宽松的学术环境，二是有以杨金龙教授和朱清时院士为代表的难得的团队合作者，大家志同道合，配合得相当默契。” 侯建国说：“无论是对工作还是对生活，我们彼此都能理解对方的‘语言’。”

　　侯建国是福建平潭人，杨金龙是江苏盐城人，朱清时是四川成都人。或许正是充分融合的原因吧，他们各自的地方口音的确已很难分辨。

　　“剪裁”原子 “修身”弟子

　　人类从石器时代开始至今，无论是磨尖狩猎的箭头，还是光刻半导体芯片，几乎所有的制造技术，都与一次性地削去或者融合数以亿计的原子，以便把物质做成有用的形态有关。1959年美国物理学家理查德·范曼作《在物质底层有大量的空间》的演讲，提出令人茅塞顿开的想法：“物理学的规律不排除一个原子、一个原子地制造物品的可能性。”为什么我们不可以从另外一个角度出发，从单个的分子甚至原子开始进行组装，以便达到我们的要求呢？

　　无论是对60个碳原子组成的分子——形状酷似足球的碳60的化学键进行“拍摄”，还是对钴酞菁进行“分子手术”重启磁性开关，诚如杨金龙所说，“未来有望把一些具有特殊性质的分子附着到固体或薄膜表面，制造出无所不能的纳米器件，而用不着担心制造过程会影响分子的原有特性。”侯建国团队今天的工作，就是为比头发丝还细的小分子精确“裁剪”。

　　“在大学三年级时，我听了侯老师一场引人入胜的学术报告，过后不久就和另一位同学到实验室参观，看到墙上贴的扫描隧道显微镜做出的硅图像，侯老师说那上面一个点就是一个原子，我不由地被迷住了，后来我就在他的指导下参加‘大学生研究计划’。”跟侯建国读研究生至今已经六年的王克东说。

　　王克东参加“大学生研究计划”的毕业论文就是结合真空镀膜机改造和应用，将1／4毫米直径的镀膜机钨丝探针，用化学腐蚀的办法做得更为尖利。在侯建国的悉心指导下，后来王克东的相关论文还在美国权威杂志《物理评论快报》上发表。

　　参加“大学生研究计划”，既是对大学生科研实践能力的锻炼，也让老师在工作中考察挑选读研的学生。侯建国挑选研究生有自己的一套办法，“应该说，能够考上中国科技大学的学生，资质都相当不错，老师要善于发现学生的创新潜能，激发学生对科研的兴趣和悟性”。

　　为吸引优秀学生到门下深造，侯建国甚至根本不计较听课本科生的多寡，就会作一场精心准备的报告。“当时我们总共才三位本科生参加，他竟用两个小时介绍国际纳米科技的新进展和实验室的情况，报告同样很认真，让我们感受到了为人师者的风范。”陈岚回忆他选择侯建国做导师的情景。

　　侯建国在“剪裁”原子的同时，也在为他的弟子们“修身”。通过侯建国的言传身教，赵爱迪、陈岚、王克东等一些青年博士生已经迅速地成长起来，几年来，已有多名研究生获得中国科学院优秀博士论文和院长特别奖。

　　2004年8月，已是中国科技大学副校长的侯建国，兼任了合肥微尺度物质科学国家实验室的常务副主任。

　　定位在“微尺度”，就要在物质的分子甚至原子的层面上，对其探幽索隐，侯建国带领合肥微尺度物质科学国家实验室的同事发挥大智慧，将在纳米、生物、信息、认知(NBIC)领域进行学科交叉与融合，实验室正呈现出生机勃勃的美好研究前景。