本科生一作论文No.4 | 我院2021级学子在《RSC Advances》期刊发表研究论文
近日,在秦成兵教授的指导下,2021级物理学(拔尖计划)专业本科生何景明、高杰及物理学(国家基地)专业本科生霍春光团队的研究成果《Temperature Dependent Raman Spectroscopy in Double Spiral WS₂ Nanostructures》正式发表于《RSC Advances》期刊。本工作针对形态更复杂的双螺旋WS₂结构,开展了变温拉曼光谱研究(150–450 K)。这份凝聚着近三年心血的成果,不仅揭示了双螺旋WS₂纳米材料的独特热学性质,更见证了三位学子从本科低年级初探科研,到毕业之后仍坚守课题、攻克难关的执着,他们以“毕业不散场”的坚持,为这段科研旅程画上了圆满句号。

工作介绍:一些双螺旋WS₂相关的研究探索
研究首次揭示,双螺旋结构呈现出独特的“域依赖”热响应行为:位于同一螺旋域内的不同层级表现出相似的热学行为,而分属不同螺旋域的层级则展现出截然不同的温度演化趋势。与单层及单螺旋WS₂相比,双螺旋结构的整体温度响应显著减弱,表明其内部复杂的应变场与层间耦合效应共同调制了其热学性质。
通过结合热膨胀与声子非谐效应模型,团队进一步阐明:温度依赖的非线性行为主要由热膨胀过程主导。此外,分析结果表明,在特定层级和温度区间内,可能存在与理论预测相符的负热膨胀效应,这为后续研究提供了新的方向。

本研究的发现,为理解形态复杂的二维材料中的声子物理与热输运机制提供了新的见解,对其在热管理与声子工程领域的应用具有指导意义。
科研之路:从本科时懵懂探索到毕业后坚守攻坚
回溯研究起点,团队的科研之旅始于本科大二。虽有了研究课题,但彼时“声子”“拉曼光谱”等专业名词如同壁垒,他们需逐字查阅文献才能理解课题核心,实验方案更是在反复试错中逐步清晰。霍春光偶然关注到一篇新文献后,与何景明、高杰快速商讨出“口头方案”,才为研究确定初步方向;为熟练仪器操作,何景明、霍春光借设计性实验课专攻“酒精的Raman光谱分析”,高杰则利用课余时间补训。这一晃,大半年过去了:理论学习—10%(由一篇硕士论文打了底子),操作训练—40%,实验进度—0%,论文进度—0%。二年级下半学年就这样结束了。
随后的暑假,秦老师提出,团队需要制定一份严谨的实验方案,可在当时研究方向和目标缺乏的同学们难以实现老师的要求,论文学习进度也非常不理想。在之后的很长一段日子里,大家的工作内容也是以熟悉如何添加变量为主。就这样,大三上学期也不知觉间过去了。
进度缓慢却从未停滞。
实验阶段的挑战更显艰巨:液氮恒温器的直立式设计与“样品平放”的实验要求冲突,会出现测量过程中因强行平放装置导致液氮泄漏、130K以下温度无法测量的情况。换仪器是解决大部分困难的方法,可课题组资金更需要花在刀刃上,他们只能靠反复练习提升操作速度,让手上的动作更快一些、更熟练一些,来弥补设备局限。
论文的成功复现给团队带来了一些信心,于是三年级期末考试后,大家开始了没日没夜的数据收集。7天时间,连轴转采集1200余张光谱图。为了收集谱峰信息,还需要一张一张地进行拟合。放在今天来看,这种做法是吃力不讨好的,控温间隔不固定、测量点位未协商好、实验结果没有预期等,很多数据不合新方案,剩余数据难以直接清晰地揭示现象,大量数据不得不舍弃,何景明咬牙完善拟合代码,重新处理数据,为后续研究保住核心支撑。
经历了忙碌的升学申请后,三个人又重新捡起了这个工作。彼时,大家都有了深造目的地,进入了忙碌的毕业设计阶段,各自开始了新的课题。但是这个大二时就埋下的科研训练种子,并未被大家遗忘。团队成员拿出了一周时间,写了一篇论文初稿。“当时的我们是幼稚的,这个初稿甚至不能称作一篇学术论文,更像是一份实验记录。秦老师严肃且耐心地指出大大小小的问题,但也鼓励我们继续做下去。”

而真正的考验,始于大家本科毕业之后。随着毕业设计答辩结束、校园生活落幕,多数同学已开启人生新阶段,但团队三人却选择“暂缓脚步”。彼时论文正处于关键修改期,第一次投稿便收到“一条拒稿、一条重大修改”的反馈,8条意见直指研究设计与数据呈现的不足,何景明又恰逢脚部意外受伤,肿痛影响专注度。但三人约定“课题不结,团队不散”,通过线上线下结合的方式分工协作:高杰、霍春光主动承担数据整理与图像优化,何景明负责核心逻辑梳理与回复撰写;秦老师也持续给予指导,逐句批注修改意见。从毕业季到论文接收,近半年时间里,他们跨越空间距离,始终以“未完成”的责任感坚守,最终在第三次修改后迎来“小修通过”的好消息。这时候,大家都已在新的校园里开始了忙碌的研究生生活。
从论文的雏形到被接收,已经过了一年又四个月了。
初心如磐:感谢引路者,更敬并肩的坚守
“如果说最初是好奇踏入科研,那毕业之后的坚持,更多是对课题的责任,对彼此的信任。”团队成员坦言,这段经历里,最感谢秦老师的“授人以渔”—从课题立项时的方向指引,到实验中提醒方案漏洞,再到毕业后指导修改时的耐心帮扶,老师始终为他们保驾护航;师兄师姐在实验技术上的指点,也让他们少走了许多弯路。
而更珍贵的,是三人之间“不放弃”的默契:从本科时一起熬夜处理数据、为实验进展欢呼,到毕业后隔着屏幕同步修改进度、互相打气,这份“毕业不散场”的坚守,不仅让研究终获成果,更让他们读懂了科研的真谛—不仅是探索未知的热情,更是面对困难时“再坚持一下”的韧性。
如今,论文的发表为这段近三年的科研旅程画上句点,但三位学子的科研初心从未改变。他们表示,这段“毕业仍攻坚”的经历,将成为未来学术道路上最宝贵的财富,激励自己继续以执着与坚守,在科学探索的道路上稳步前行。
个人感想
何景明
整个项目过程有三年了,这不是一个重大的成果,文章也只是一篇小文章,可见它的产出和时间投入比是微小的。我们为什么要为这件事情做一次长跑?即使到了现在,我也不清楚,至少一个新材料的性质并不会对新物理有什么大贡献(我的一个大致研究方向)。但一件事做三年对我来说真的太漫长了,长到它已经变成了我生活中一部分,长到“它”长在了我的心里、占据了一席之地,它对我的影响微妙到我已经感受不到了。没有条理的实验过程是站不稳脚跟的,这是我对实验最大的体会,其他什么技术都得排到后面。试想,如果我们提前挑出个别数据做初步观测来得到大致现象,实验的过程导向和初稿行文逻辑会很不一样,而这只是我们缺乏条理中的一点。这或许等我理论做不下去了转行做实验的时候用得上。没有秦老师的帮助,我不知道这个课题会进行到什么程度,或许,在收到第一次修改意见之后,就会等它自生自灭,又或许,在我们系统测量数据之前,就因为方案不完备被砍掉了,老师是授人以渔的先生,对他颇有感激。也感谢齐师姐、李师兄、胡学姐对我们的帮助。两位队友也是优秀的队友,现在看来,当时的我们都在向着一个目标前进,其他什么琐碎的事情都显得不那么重要了。
高杰
这次论文的成功发表,是我们整个团队共同努力的成果,在此我首先要向每一位并肩作战的伙伴致以最诚挚的感谢。回顾研究的起始阶段,我们经历了漫长而富有挑战性的尝试与摸索,从最初对课题方向的摇摆不定,到逐步确定思路、克服技术难关,最终才汇聚成一股向着同一目标前进的强大合力。这个过程对我而言虽然特别漫长,但收获真的特别多。我不仅见证了课题从无到有的蜕变,更从每一位队友身上学到了不同的思维方式和解决问题的能力。尤其要感谢师兄师姐们,在我刚接触课题时,是他们不厌其烦地一步步教我如何操作实验、如何使用仪器。我至今印象深刻,有一次测量时,就因为自己一个微小的操作失误导致了材料被污染,直接拖慢了整个实验进度。也正是在研究生阶段这样亲自动手合成和转移材料的过程中,我才真正理解了每一步操作都经不住失误,任何小疏忽都可能导致后续的测量功亏一篑。同时,我更要由衷感谢秦老师的悉心指导。从课题的立项、数据分析到论文的反复修改和打磨,秦老师都给予了我们专业、耐心且细致入微的指导,为我们的研究保驾护航,这份教诲之恩,我将铭记于心。在喜悦之余,秦老师的殷切寄语更令我触动。在最后一次修改讨论的线上会议上,秦老师这样说:“目前的课题只是一个特别小的课题,未来不能仅仅局限于此,一定要把目光放远,也期待在更多好的工作上看到大家的名字。”这份寄语和祝福,深深触动了我的心。我深知,这次成功只是一个起点,未来还有更长的路要走。带着这份宝贵的经验和秦老师的期许,我衷心祝愿我们未来的科研之路行稳致远,进而有为。
霍春光
时至今日,当看到我们关于螺旋WS₂的论文真的成功发表,为这段近三年的旅程画上句点时,心中依旧百感交集。
最开始的时候,连声子的基本概念都搞不清楚,看着复杂的文献更是一头雾水,专业名词都需要一个一个的查。在思路没有理清楚之前,我们就只能先照猫画虎复现实验,熟悉实验流程。而往往科研的起点,不是高瞻远瞩,而正是从最笨拙的照猫画虎开始。随之而来的挑战就是将想法落地的过程,在实验中会因为各种由于仪器的限制或者其他不可控因素,导致很难测到预期数据,我们只能通过反复尝试来寻找合适或者平替的解决办法。现在想想当时很多数据因为方案不完美最后都没用采用,但那种大家一起共同钻研的场景依然历历在目,正是在与这些问题死磕的过程中,我体会到了科研最朴素的魅力。
在这里我们真心感谢秦老师,在研究的每个关键阶段,老师都为我们把握方向,提供了诸多宝贵建议。同时也要感谢我的队友何景明和高杰,我们曾一起熬过夜、犯过愁,也曾一起为微小的突破高兴过,这些都是我大学里最宝贵的回忆。科研路上失败是常事,重要的并非起点的高低,重要的是在与靠谱的同伴并肩前行,科研之路,道阻且长,但行则将至。
来源|三立书院
