稀土發光材料值得畢生相守、耕耘

孫麗寧

上海大學三級教授、博士生導師，德國洪堡學者

孫麗寧是我心存采訪念想多年的星友之一：稀土是重要的戰略資源，得知孫麗寧在上海大學從事稀土發光材料的研究和教學時就想采訪她；2022年新冠奧密克戎毒株突襲下的特殊時期，許多高校老師在封控期間在學校做志愿者，看到孫老師身穿防護服在校園推車送飯的一幕時更添了這種念想。近期，關注到孫麗寧課題組在稀土發光材料結合深度學習人工智能方面取得突破性進展的新聞，終說服孫老師接受啟明星專訪。那天見面采訪更像老朋友聊天，孫老師談了她的經歷、與稀土的緣分，以及由德國洪堡學者牽起的國際朋友圈……

孫麗寧的稀土情

如果說孫老師身上有幾張標簽的話，那主要的一張應該就是稀土了。說起稀土發光材料，孫老師舉了2001年“9 · 11”恐怖襲擊事件的例子：在斷電、濃煙彌漫的情況下，世貿中心雙子塔樓里，利用稀土長余輝發光材料制作的安全疏散指示牌，成功地從兩棟110層的摩天大樓里安全疏散了很多人。這種長余輝發光材料能吸收太陽光或人工光源來儲光，在停止照射的夜晚或黑暗處持續發光，是一種儲能、節能的發光材料。

當然，這種白晝蓄光、夜間發光的長期循環蓄光、發光的長余輝材料只是稀土發光材料的一類。其實，作為不可再生資源的稀土早已在急救防災、航空航天等關鍵領域發揮著無可替代的作用，被視為攸關國家安全的戰略資源。稀土因其獨特的物理化學性質，廣泛用于新能源、新材料、節能環保、新一代信息技術與高端醫療器械等領域，也被譽為“新材料之母”，是不可或缺的重要基礎材料。

我國已成為名副其實的稀土大國，無論是稀土產量、出口量還是消費量均居世界首位。但在稀土功能材料的研發及產業化應用方面，與西方發達國家相比仍存在一定的差距，在很長一段時間，我們的稀土資源利用率不高。為了讓年輕人更加了解稀土，助力將稀土大國變為稀土強國，孫老師為研究生專門開了關于稀土發光材料的研討課，其中一個課件的題目就是“從稀土大國走向稀土強國”。除了向新入學本科生、研究生做稀土發光材料相關的科普和科研報告，她還把“稀土是寶藏、是重要戰略資源”的理念傳播給不同的受眾。2021年她應學校婦委、工會舉辦的女教授創新論壇之邀為師生做講座分享時，也科普了稀土的重要性和戰略資源地位的不可替代性。

說起稀土，孫老師如數家珍：稀土包括鑭系的15種及鈧、釔共17種金屬元素，稀土離子受益于獨特的電子結構，具有豐富的能級，使其具有優異的發光特性，其發光范圍涵蓋了紫外-可見-近紅外光的光譜區域，從而使稀土離子在發光及其他領域具有重要的應用前景和研究價值。在稀土材料的研究中，稀土發光材料是研究最為廣泛、最為重要的內容之一。如前面提到的稀土長余輝發光材料，只要太陽光或日光燈照射5～30分鐘，就能在黑暗處持續發光50小時以上，因此在應急標牌、通道標識、電源開關等方面有廣泛的適用性。

稀土情追溯到化學緣

孫麗寧說起稀土時眼睛里是放光的，這種稀土情可追溯到她的成長經歷中與化學的緣分。威海乳山市出生的孫麗寧或是遺傳了數學優秀的爸爸的數學因子，小學時就顯示出數學上的優勢，直到高中階段只要班級里數學有滿分，通常就有她。五年級時她就拿到過全國奧林匹克數學競賽三等獎，初中時獲得過省化學一等獎。她對化學感興趣始于初中階段，高中上化學課時老師對她的影響也非常大，尤其化學實驗時出現的奇特現象深深吸引了她。其實數學也是她“中意”的專業，但相比“搞腦子”的數學，孫麗寧覺得理論和實驗相結合、“看得見摸得著”的化學更適合自己。不過，麗寧坦承當時自己對大學選數學還是化學專業的認知其實也是懵懂的，但自己對化學的興趣是由衷的，一旦情定化學后，她也從來不曾懷疑過自己的選擇，而且還將這種專業興趣、熱情傳遞給更多的年輕學子。

孫麗寧本科就讀于山東師范大學，這所學校離孫麗寧對自己設定的目標有一定距離，她沒有多去找“失利”原因，而是把考研作為自己進大學后的奮斗目標，為此她大一、大二就有自己的規劃，從老師、師姐那里也學到很多，大三起就把考研作為重點。憑著自己的努力，她如愿考入中國科學院長春應用化學研究所，進入張洪杰院士團隊攻讀碩士。張老師是我國稀土發光領域的知名學者，麗寧說這是她的幸運。當時張老師的研究課題之一是關于稀土鎂合金材料的，該材料成功應用于我國第二次載人航天飛行任務“神舟六號”飛船。由于使用了這種稀土鎂合金材料，神舟六號載人飛船減重13公斤，可少攜帶火箭推進劑近1噸。這一身邊的稀土應用造福人類的實例自然也深深影響了孫麗寧，她選擇了碩博連讀，碩士后繼續師從張洪杰院士攻讀博士學位。

孫麗寧博士階段的第一篇論文基于實驗數據和賈德-奧菲爾特（Judd-Ofelt）理論，分析了其所設計、制備的摻雜稀土鉺化合物雜化材料在光放大器方面的潛在應用前景，這篇論文2005年發表在國際知名雜志《先進功能材料》（Advanced Functional Materials）上，這也是當時孫麗寧所在課題組第一篇影響因子超過5.0的論文（2024年該雜志影響因子為19.0）。博二時她獲得了中國科學院院長優秀獎，這個獎得之不易，學生獲得率低于1%。畢業前，麗寧申請了德國洪堡基金，該基金的評選有著極為嚴格的遴選程序，由約100名不同專業的著名科學家組成遴選委員會，選拔的唯一標準是學術水平，不分國別，面向所有專業。博士畢業后，孫麗寧如愿作為洪堡學者去往德國雷根斯堡大學進行博士后研究。

洪堡學者引發的“國際科技合作之緣”

這段德國洪堡學者的經歷于孫麗寧的影響是巨大的?！霸诘聡龊楸W者那段時間我收獲頗多，對德國也有了更多了解。德國人一向以嚴謹認真、邏輯性強而著稱，我的德國導師沃爾夫貝斯（Wolfbeis）教授除了科研水平極高、社交能力很強外，他的事業與生活的平衡觀念我也非常欽佩，注重平衡與嚴謹的觀念體現在對工作與生活的平衡追求上。我也一直朝著這個方向努力，努力工作、健康生活?！蔽乙彩峭ㄟ^這次訪問，理解洪堡學者這一段經歷對孫麗寧的意義，如果把洪堡學者視為有助于了解她的另一張標簽的話，應該是恰當的。

回想起來，孫麗寧說在德國的那段時間是她最無憂無慮的時期。歐洲人，特別是她的德國導師對工作和生活的理解深深影響了她。他們工作時全身心投入，追求效率，加班較少，工作時間以外就是充分享受生活。當然，洪堡學者這段經歷于孫麗寧最大的收獲是有機會慢慢融入研究領域的國際交流圈。以導師為紐帶，她認識了組內在研或畢業的其他學者及其他國家學者，通過這些國際好朋友，逐漸形成了國際科研合作圈，亦由此牽出了一段中國-奧地利科技合作佳話。

時間閃回到2014年9月23日，在上海大學舉行的第二屆中國-奧地利納米科學與技術圓桌會議上，奧地利交通創新及技術部代表亞歷山大 · 波加尼（Alexander Pogany）與上海大學施利毅教授聯合組織了“上海大學-奧地利研究促進中心交流研討會”。會上，從德國洪堡訪學歸來入職上海大學5年的孫麗寧做了題為“多功能稀土上轉換發光納米材料用于生物成像的研究”的報告，引起了奧地利企業總裁安德里亞斯（Andreas）的莫大興趣，會后他與孫麗寧頻頻互動討論未來合作事宜。這位總裁回奧地利后，找到他的好朋友及合作者、格拉茨技術大學的邁爾（Mayr）教授談起在中國參會，并想與孫麗寧課題組合作事宜。邁爾教授一看會議手冊中孫麗寧的簡歷，喜不自禁！孫博士與他來自德國同一個課題組，且有著共同的導師，但孫麗寧和他在組內并無交集。邁爾2002年從沃爾夫貝斯教授課題組博士畢業然后離開德國，而孫麗寧是2008—2009年加入沃爾夫貝斯課題組。但由洪堡學者背景牽起的這段緣分促成中奧兩位學者取得聯系，并很快達成合作意向，開展合作研究。

有了合作基礎后，麗寧與奧地利師兄邁爾希望能夠通過申請國際合作項目進一步加強合作。2016年，孫麗寧教授應邁爾教授和沃爾夫貝斯教授的邀請，赴奧地利格拉茨參加2016年3月舉辦的第13屆國際光化學和光生物傳感器會議，并做學術報告。此次奧地利之行，孫麗寧與邁爾商定了合作項目申請內容與細節，并簽署項目申請所需的合作協議。也因為有這些合作基礎與鋪墊，且雙方互相信任，最終促成了國家重點研發計劃——科技部政府間國際科技創新合作重點專項——的成功獲批，進一步加強了中-奧雙方的科技合作。

說起這段國際合作故事，孫老師稱其中的緣分妙不可言：真的，世界很大，世界也很??！得益于洪堡學者帶來的機緣和平臺，麗寧又與加拿大、葡萄牙、波蘭等更多的國際同行建立了合作關系?！安还芴炷系乇?，只要一說起洪堡學者，彼此就有了信任感。洪堡學者這一國際朋友圈帶我們開闊了視野，擴大了國際合作，有了交流紐帶?！睂O老師告訴我，即使在疫情的特殊時期，她與洪堡學者大家庭之間的聯系也沒有中斷，每年都收到洪堡協會寄來的日歷記事本和書籍。2020年在德國疫情異常嚴峻的情況下，孫老師參與中國洪堡學者組織的捐款活動，善款用于采購醫用防護服，并快遞往德國洪堡基金會，在當時德國購置防護服非常困難的情況下發揮了重要作用，這就是飲水思源，洪堡基金會官網也報道了中國洪堡學者的該次捐贈事宜，并致以誠摯感謝。特別是在全球大環境風云變幻的當下，更能體會到這種根植于科學家之間的相互認同、相互攜手，是何其有幸，彌足珍貴！

《大學化學》被選為示范性公開課

來到上海大學任教后，感覺自己很幸運并獲得很多師長幫助的孫老師更能體會到現在學生成長的不易。孫老師很清楚，競爭日益激烈的社會和世界需要的是復合型人才，所以她非常注重對學生綜合能力的培養。她多次邀請國內外知名學者來訪上海大學，和研究生近距離交流、討論，對一些優秀、英語好的研究生她會推薦并幫助他們短期出國交流。前幾年，孫老師課題組也培養了一位埃塞俄比亞爾的博士留學生所羅門（Solomon） ，他英語很好，在組里的3年多時間，組內同學們的英語口語和聽力提升很多。所羅門獲得上海大學博士學位回國后繼續在阿達瑪科技大學任教，目前已晉升該大學的副校長，經常寫信感謝孫老師對他的指導和培養。孫老師也善用了這樣的英語語境，努力創造平臺，培養具有國際化視野的青年人才。

在本科生教學中，孫老師注重理論與實踐緊密相結合，聯系日常生活及自己經歷的實例，闡述其中蘊含的化學原理，深入淺出地幫助學生理解課堂知識，注重學生專注力的培養。日常與學生交流時，引導學生形成積極向上的價值觀、人生觀，培養內心豐富、身心健康的復合型人才。她講授的本科生公共基礎課《大學化學》曾被選為示范性公開課，上課效果獲得師生一致好評。而對研究生的培養，除了平日的指導交流，每周日上午的組會更是雷打不動。4小時左右的組會內容涉及分享領域前沿、總結工作、討論結果、提出問題、擬定計劃，營造“溫馨團結、樂觀向上”的課題組文化，同時培養研究生的綜合能力和團隊精神。孫老師對我說，也像是她對自己和學生說：“自信是成功的基礎，自律是成功的保障?？蒲行枰獔猿?、腳踏實地、一步一個腳印，創新要有基礎和積累，只有沉得下去、才能浮得上來?！?/p>

熱愛生活引出的育兒道

我在孫麗寧的朋友圈里時而會看到她曬家里養的綠植和各種花卉，話題一涉及此，她給我看了很多蔬菜的種植和收獲的照片，分類為“我家韭菜生長小記錄”“種瓜得瓜種豆得豆”等，熱愛生活是他們家的特點?！按笞匀皇且粋€奇妙無比的世界。平時的學習和工作緊張，但也要慢下來留意這個世界?！币咔槠陂g她和讀小學的兒子記錄韭菜、絲瓜、黃瓜、西紅柿等的生長過程?！澳嵌螘r間，我兒子每天早晨都去看下這些綠植，經常有重大發現，他知道了黃瓜有雄花和雌花，觀察到卷絲的奇妙，也感嘆植物生長的神奇……我家陽臺還種過蔥、土豆、尖椒等，在疫情居家的特殊時期我們種的韭菜、土豆等幫了大忙。之前，我兒子還以‘我家的辣椒為題完成了一篇作文，寫得很有意思并得到了老師的表揚。他摘下紅辣椒、曬干，留著給我做飯用，很有成就感。這些經歷和過程，對培養孩子的觀察力和對他的身心健康都有助益?！?/p>

疫情學校封控期間，孫老師也把自己從碩士開始的“研”路歷程及自家種植的收獲、體會做成幻燈片給研究生們線上分享，鼓勵封閉在校的學生樂觀，多留意身邊神奇、頑強的大自然，保持對生活、學習的熱愛。

稀土發光材料值得畢生相守、耕耘

孫麗寧完成德國洪堡學者后， 2009年9月破格成為副教授入職上海大學，2016年3月晉升正高職稱、博士生導師。迄今，她已在國內外知名雜志發表SCI論文120余篇，被引用6900余次；申請發明專利53項，獲得授權26項（其中1項授權專利已轉讓）。作為項目負責人，孫麗寧主持了國家重點研發計劃、國家自然科學基金（4項）、上海市科委基礎研究重點項目、上海市國際科技合作項目等12項國家/省部級項目。2014年和2019年她先后入選上海市“青年科技啟明星”和“曙光學者”；2021年榮獲2019—2020年度“上海市教育系統三八紅旗手”；受邀在國際、國內大型學術會議做主題或邀請報告40余次。由于在稀土發光材料領域的國際影響力，2020—2021年孫老師應《化學前沿》（Frontiers in Chemistry）雜志之邀，與其他三個國家的女性科學家一起組織了該期刊的《稀土發光界女性科學家》特刊。

迄今已在稀土發光材料領域深耕20余年的孫麗寧說，她會一直堅守在稀土發光材料這個領域。前些年，鈣鈦礦（含稀土）因和太陽能電池有交叉，帶起過一波關注和熱度，孫老師沒有去追這個熱點，她說她能力有限，希望繼續在稀土發光領域一步一個腳印深耕下去。孫麗寧的堅持其實不是“固守”，其團隊的研究方向——稀土發光材料及其信息存儲、檢測和生物應用研究——本身就具有明顯的學科交叉屬性，她對各種新興技術和稀土發光材料的結合一直非常關注。人工智能時代到來，她也希望能夠在稀土發光材料和人工智能的交叉研究方面取得進展。她隨即把一部分精力投向稀土發光材料在信息儲存和信息解碼的應用研究上，團隊圍繞深度學習稀土熒光成像，近三年來亦有幾篇高水平文章發表在相關領域的國際頂級學術期刊上。孫麗寧介紹說，團隊利用稀土納米材料的獨特發光特性，將其與深度學習相結合，建立了新型的深度學習熒光成像技術，成功將受組織干擾的低分辨可見光圖像轉換為清晰的圖像，獲得了具有窄發射帶和高信噪比的熒光信號。該結果不僅為熒光成像提出了新的研究方案，也為智能光學材料與機器學習領域的交叉研究帶來了嶄新的思路。孫麗寧并不隱諱自己的雄心：拓展這方面的研究希望助力將我國豐富的稀土資源在高新技術領域的應用推向更高的層次，服務于稀土強國的目標。

那天，我和孫老師聊得盡興而舒暢。其間她陪我去教授食堂用餐，飯后帶我參觀了上海大學博物館和校園內的溯園，講述了上海大學（1922—1927年）的紅色故事。在經過校園內正在施工的一片建筑工地時，她說這里原來是一片草地和玉蘭花樹，她回憶起了2022年上半年特殊時期，她和研究生們一起坐在這片草地開組會的一幕幕……

我記起孫老師跟我說過，在讀大學時她就樹立目標將來做大學老師，在德國留學時希望將來回國到大學任教，和一批批風華正茂的學生一起成長。顯然，孫老師做到的已經遠不止于此，她在科研上的建樹已經引領了稀土發光材料的某些新方向，她也在謀劃如何再續洪堡學者朋友圈科研新篇章。而無論今后的發展軌跡如何，為本科生和研究生上好基礎課、培養和指導出一批批優秀的研究生，是她永不放棄的使命。我相信！

江世亮采寫于2024年2月5日