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学科动态

听松山涛涛 探索科技魅力——2023年“英才计划”学生科研实践活动

来源: 发布时间:2023-05-16 12:52:44 浏览次数: 【字体:

2023年5月13-14日,由省“英才计划”管理办公室组织、省科协事业发展中心及东莞市松山湖材料实验室共同实施的2023年“英才计划”学生科研实践活动顺利在东莞市松山湖材料实验室举办。实践活动旨在激发青少年对科学的研究兴趣,开阔科学视野,培养科学精神。在开营仪式上,松山湖材料实验室理事长王恩哥院士热情欢迎同学们的到来,向同学们介绍了实验室概况和优势以及英才计划开展情况。在为期两天的科研实践活动中,学生深入各科研团队、实验室在自己感兴趣的科学领域观摩及动手实验。汪卫华院士也为同学们带来院士讲座,而往届“英才计划”学生到现场和同学们分享自己在“英才计划”培训阶段的经验与收获。我校有7名2023年的“英才计划”学员参加了本次科研实践活动。


实践活动学生分享:

何知海(“英才计划”中山大学 数学,导师:赵昌安)

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作为一名高中生,我能够加入英才计划并获得参观松山湖材料科学基地的机会,是非常幸运的。这次实践活动让我有机会与老师一起学习原子显微镜相关的内容,还进行了实操,这是一次非常宝贵的经历。

首先,这次活动对于我的个人成长有很大的帮助。在参观中,我初步了解了一些关于材料科学的知识,通过实操过程中的亲身体验,我加深了对原子显微镜的理解。使用原子力显微镜可以观察到微小的物质结构和表面形态,这要求我们必须保持专注、仔细和耐心,同时需要有较高的空间想象力和创造力。在老师的帮助下,我们顺利的完成了此项工作,并且通过光学显微镜的观察,进行了筛选,选出了适用于原子力显微镜的样品。通过这次实践,我更好地掌握了观察微观世界。

当然,知其然,还要知其所以然。在学习和操作原子力显微镜的过程中,不仅了解了材料科学中原子、分子、晶体等微观结构的相关知识,还深入理解了原子力显微镜的原理和应用。小小的一根探针,背后是精密的刻蚀工序,面前是一项项创新材料的显微与表征。利用量子力学等新兴理论,立足于前代显微镜理论——站在前人的肩膀上,我们探索科技的边疆,眺望远方的未来。通过这一全方位的学习,拓展了自己的知识面,提升了对材料科学领域的理解和认知。而与老师和其他同学的交流中,我也能够更好地展示自己的思考能力和表达能力,从而增强了自信心和沟通能力。

其次,此次实践也展现了英才计划这个项目的价值。作为一个致力于选拔和培养优秀人才的组织,英才计划不仅能够将各个学科领域的优秀人才聚集在一起,共同学习交流,而且还能够为这些人才提供实践和学习的机会。这样的机会,不仅能够帮助学生们更深入地认识自己所学领域,还能够激发学生们的学习热情,为他们未来的学习和职业道路打好基础。这也正是习总书记所言:要坚持走基础研究人才自主培养之路,深入实施“中学生英才计划”的初衷嘛。

再者,此次活动很好地锻炼了我的社交能力和团队意识。活动的最开始,教官组织我们进行了暖场仪式和团建活动。一个崭新的环境,一个全新的团队,一群陌生的同学,当然,还有一位自告奋勇的组长把我们凝聚到了一起。在活动中,我们很快熟悉了彼此,共同在比赛中并肩作战。更加与众不同的是,我们尝试着探索成功的巧法,合理利用规则,更快地完成挑战。

总之,此次参观松山湖材料科学基地的经历对我的个人成长和英才计划这一组织的价值都有很大帮助。希望可以继续保持学习的热情,不断丰富自己的知识和经验,为自己的未来打下坚实的基础。

听,那孜孜不倦的讨论;看,那如饥似渴的双眸——那是我们的未来。

 

帅佳佳 (“英才计划”中山大学 化学,导师:欧阳钢锋)

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初夏,蒙蒙细雨中还伴着一丝凉意,我们来到依山傍水的松山湖材料实验室进行科研实践活动。能够入选广东省“英才计划”并与全省九十多名优秀的高中生在一起学习实践,是我极大的荣幸。

松山湖材料实验室作为广东四家国家级重点实验室之一,以“掌握材料,掌握未来”为初心使命,从事着最前沿的材料研究。

本次活动中,我选择了“材料制备与表征平台”活动小组,与另外九名来自不同学科、不同学校甚至不同城市的同学交流,并在一位凝聚力极强的组长带领下迅速熟悉了起来。我们畅所欲言,灵感碰撞,创意闪烁,令人回味无穷。助教赵老师更是亦师亦友,学识渊博,当我们请教他领域内外的问题时,总能给我们以准确详细的解答。实验室中都是最前沿的实验设备,在此不一一赘述。材料博物馆中的元素周期表墙深深让我感到震撼。课本上冰冷的几行文字,竟然一一立在我面前,各个元素单质或化合物按元素周期表顺序组成一堵墙,除放射性物质外大多数元素都是齐全的。它就如开营仪式中王院士所说,让我们学到了许多课本上根本学不到的知识。主办方更是倾心尽力,不仅为我们提供了最好的生活环境与实践机会,更是一天下来就让我们有幸见到两位院士——开营仪式致辞的王恩哥院士与晚上进行报告的汪卫华院士。他们的讲话让我们感到醍醐灌顶,如沐春风。

毫不夸张地说,对AFM原子力显微镜的学习点燃了我科研的激情,打开了我接触高精尖设备,进入先进实验室学习的大门。知其然,还要知其所以然。首先由实验室的高级工程师为我们讲解了显微镜的进化史以及不同扫描探针显微镜的工作原理与应用。其中,我们重点学习了原子力显微镜的工作原理以及不同类型探针的制备方法及其区别。随后,几位助教带领我们在原子力显微镜下观察不同的晶体。从用胶带一次次解离到放在硅片上用光学显微镜观察筛选,再到最终上机用软件观察,我们在实践中体验了科研的过程。正如晚上分享的郭裕航学长所说,科研是苦乐交织的。解离不成功重新再来的紧张,光学显微镜下寻找样品的焦急与疑惑,再到后来上机观察时找不到薄样本的迷茫……比起最终在CCD扫描画面中,亲眼看见碲化铋薄片时无限的成就感,这些都是值得的。科研的快乐正在于此。探针扫过样本,不同位置的高度为其所知,就像手指抚摸过物体;探寻微观世界奥秘的路上,人类在未知的漫漫长夜用智慧创造出微观的“双手”,飞秒级以至阿秒级,人们用这双手创造一代更比一代先进的材料,大踏步迈着发展的步伐。

“人类文明史就是一部材料发展史”晚上汪卫华院士的讲座将人类的发展与材料发展联系起来,并以玻璃材料为切入点,延伸到非晶金属材料,阐述了材料对人类发展的促进作用,以及对人类面临的问题的启发性。这何尝不是另一种理解材料学的角度?它打开了我们的思维,引发大家的深刻思考与激烈讨论。

科学技术是第一生产力,国家在急需创新型人才的时代背景下开展“英才计划”活动,目前已得到了广泛关注。本次实践是一次难得的人生体验,更是科研路上宝贵的初经验。它将在我人生路上闪闪发光,无论何时忆起都将使我怀念。期待能有幸暑假再与松山湖相会,品赏荔枝香甜,畅游材料世界!

 

周钰棋 (“英才计划”中山大学 生物,导师:邱礼鸿)

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我在这两天的活动中收获颇多。在这次活动中,我深入了解了松山湖材料实验室,了解了材料的重要性,在实验中加深了对科研的理解,同时也感受到了团队的重要性与和团队合作的愉快。这次活动深深震撼了我!

一来到松山湖材料实验室,王院长就给我们进行了激动人心的讲话,让我们认识到这次活动意义重大。然后我们在两位老师的带领下进行了团建活动。

下午,我们乘车来到了精密医学工程实验室。实验室带领大家进行研究的教授是一位马来西亚华裔的外来引进人才教授,我们从他口中,不仅了解了实验室的主要研究内容,更听到了许多人生道理。在精密医学工程实验室中,我们主要了解了两个实验项目:第一个是拍摄花生,用电脑算法获得花生的形状。有意思的是,教授和实验室的老师们让我们每个人把花生拿出来又放回去重复三次拍三组照片,经过分析看照片的相似程度及稳定性,以此看出每个人的性格特点和细心程度。当然这只是这个实验项目偶然的有趣反应,不是它的应用方向,它应用方向是用于分析不同产地不同生长条件的花生的形状差异。第二个实验项目是通过对一滴血进行磁共振进行物质分析。它的应用方向是对疟疾发展阶段作出评价分析、或者判断人是否患糖尿病、血液中糖分含量。实验室的老师也让我们体验了调电容进行填频滤频对大米进行磁共振。我满头大汗地努力填了很久,但最后的磁共振质量依然不够好,实验室老师告诉我们,最后磁共振得出的数据误差应在10以内,而我们的误差大都是几十到几百,科研真是一件精密、需要大量努力的事。

晚上,我们倾听了汪卫华院士介绍玻璃这种材料的讲座。在听这场讲座之前,我对材料并不了解,对材料的重要性也比较忽视。但在这场讲座中,我了解到,人类历史上每次生产力的大变革都伴随着材料的发展,材料进步是人类进步的里程碑。同时,我也了解到玻璃不仅仅是生活中常见的一种普通材料,它是非晶体,而这使它的物理与化学性质很特别,有很好的应用前景。人类到目前为止,都没有彻底了解非晶体的奥秘。对材料,对玻璃的研究,前途无限!

在第二天的心得分享环节,一位同学的发言给我带来了很大启发。科研看起来是非常理性的事情,与感情无关。但其实科研恰恰需要感情。科研需要我们对国家的热爱与支持,需要我们对自然的好奇与向往,需要我们对真理的执着与坚持。

这次的活动,让我深入了解了科研,走近了科研,我收获了很多很多。非常感谢能有参加这场活动的机会,我也会努力学习,脚踏实地,心怀理想,不断进步!

 

袁欣 (“英才计划”中山大学 化学,导师:欧阳钢锋)

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在省科协组织下,今天我和英才计划的同学们一同来到东莞松山湖实验室,利用周末两天的时间进行参观体验。

松山湖风景很好,空气清新,周围绿植茂密,slab新区的建筑很有设计感,基础设施很齐全,我感到这是一个令人思维活跃、适合科学探索与创造的好环境。我们放下行李后,王恩哥院士亲自到达现场对我们进行了开营致辞,向我们介绍了松山湖实验室的基本信息以及表达了对我们的期许。

在破冰活动中,教练组织我们互相认识,大家借此突破了含蓄内敛逐渐交谈起来。之后,让同组的同学一起想队名队歌口号并一起喊出来比分贝大小,一定程度上使团队凝聚力又增强了一些。最后是共同完成的:抛水瓶、“中国龙”、“团队赞美”三个项目。同学们都很友善,比如在我们组抛水瓶失误多次时,其他组员们都毫不犹豫地主动给参与者加油、表示支持,令人暖心。我们一边玩,一边都在思考怎样才能让游戏更顺利——抛水瓶往哪个方向抛、什么力度抛、每个水瓶留多少水合适等等。但在教练总结时发现,自己虽有思考,但还没有达到更高的创新应用的层次——教练演示了让“中国龙”走得更快的方法,即让同学们“犬牙交错”地站,形成一个通道,让穿过的人能走直线,使所需时间最少。我当场觉得这个方法很厉害,并感受到了其中的拓扑学原理——两种队形是本质上是等效的。同时也明白了在遵守规则前提下灵活运用思维的方式。除此之外,在活动过程中我还观察到了使团队产生凝聚力的方法技巧,切身体会到了教练想传达的“创新”与“团结”的重要性——这也是科研中必不可少的两个主要品质。

紧接着我们便分组行动。我是九组参观智能软物质团队的,到会议室后,胡训武博导给我们作了两个小时的关于光学显微镜历史、原理、未来的报告,解决了一部分我很久以来对显微镜的好奇和困惑,让我们了解了观察活体细胞的各种手段,也让我感受到了科技仪器在科研需求下迅速发展进步的过程。

微观世界下的蓝藻真的很美。

了解到了庄小威博士发明超分辨光学显微镜的贡献被埋没的事实,感到无奈且心痛。希望自己将来能成为改变对女性对华人身份歧视现状的人。

                        

无菌操作台

之后我们去参观了实验室。穿着鞋套见到了三百多万的高级光学显微镜。放在镜头下的是特殊的培养皿,底层非常薄,根本目的是提高分辨率。

首先需要用荧光染料处理细胞。关于为什么可以精准染色一种细胞组成部分而不会染到整个细胞都一个颜色,我询问了实验员哥哥,他解释说染料是有针对性的,对于肌动蛋白和细胞核,会选用它们各自特有的成分选择染料。该显微镜可以进行明场、暗场拍摄,还可以进行分层扫描形成立体图像,功能齐全。

这是一个细胞图像。由于细胞的生长附着在培养皿上,越接近底部的地方,截面面积越大。“像一个鸡蛋。”带队老师补充说,我觉得形容得非常贴切。

由于我们组本来用来做实验的仪器被某个实验员预约了,我们做不了细胞染色的实验,非常可惜。我们只好闲坐在办公室将近一个小时等车来。建议以后英才计划加强监督,确保每一个团队所负责的活动顺利进行,避免这样的事故和时间浪费再次发生。

坐车前二十分钟我们终于可以去到另一个组那边继续参观。路上与带队老师交谈中,大致了解到了slab这样的实验室的运作方式和资金来源。在原子力显微镜小组的老师的带领下我们参观了非常厉害的电镜。看到针尖为一个原子的针头的图片我感到自己的心灵受到了震撼。

      

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晚上听了汪卫华院士的讲座。毫不夸张地说,这是我听过的内容最丰富、思路最清晰、切入点最好的一场院士讲座。从玻璃这样一种普通渺小的物质作为切入点,向我们展示了材料对文明如艺术、生产力的推动,文化思想等对材料利用的影响;介绍了玻璃器具从古至今整个发展历程;介绍了未来有关玻璃的发展方向,如非晶态合金、宽禁带半导体等等。在琥珀存标本、月壤玻璃储存十五亿年前信息的各种例子中,我被玻璃的神奇特性深深吸引。

玻璃其本身,就因透光、可制成透镜,对人类探索宏观星空、探索微观世界都有重要影响;其非晶态的特性,又和自然界中种种规律似乎相互吻合,貌似有望能成为一个大一统理论,令人心神向往。还有,在东西方不同的玻璃发展史中都能瞥见思想观念对科学发展机遇的影响——中国人追求含蓄天然,仅用玻璃装饰;西方人追求自然真理,利用玻璃造起了透镜,极大推动了科学发展。这样一想,之后两边科学发展的不同倒都像是由玻璃利用引起的了,这个观点非常新颖,给我提供了很多新的思考。

如今非晶态物质仍有很多奥秘尚未解决——如其高强度又质脆的本质原因、其结构组成、其稳定性等等。我初步理解了为什么说“非晶体的本质”是21世纪的关键科学问题之一,它真的太重要、又太神秘了。“倘若他愿看透玻璃,他定能窥见上帝的秘密。”

                      

接着是中山大学的郭学长的经验分享。这也是我听过的最真诚、有趣的前辈分享。从脱口秀式的开场白开始,到言语间的亲切用语,迅速将我们与他之间拉近了关系。他首先叙述了他初入实验室的慌张——导师说“你去拿个样品做一个层析,这个你应该已经会了吧”而他正在纳闷“这个实验室里为什么没有试管”,简直和我引起了极大的共鸣,我终于知道不只有我感到那么局促。他提醒我们不要沉溺于科研这个高大上的名字和它的外表将它作为炫耀的资本,而应该真正地享受科研的本质和过程,我相信这是很多同学都可能走入的误区。

在他身上我学到了交流的艺术,使经验分享不呆板拘束而是变为亲切交谈的方法;感受到了英才计划这一机会的珍贵难得。

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  第二天上午我们参观了松山湖材料博物馆,了解了材料发展历程。

           

最后很感谢组织方为我们准备这样丰富多彩的实践活动,以及提供非常好的住宿用餐条件,让我们以愉快的心情在活动中收获良多。

 

刘博轩 (“英才计划”华南理工大学 计算机,导师:张通)

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周末,英才计划组织我们参加了一个为期一天半的研学活动,在这次活动中,我报名参加了“精密医学工程”项目,不仅学到了许多科学原理,也了解了一些人生哲理

周六上午,我来到了活动地点——松山湖材料实验室,见到了与我同组的组员们。两个小时的破冰活动之后,我们彼此之间变得熟络起来。而到了下午,研学才可谓真正开始。在精密医学团队的实验室,我见到了这个团队的负责人——一位澳大利亚华裔教授。教授在自我介绍过后便与三位研究员领着我们了解这个团队与其研究目标,研究成果等等。教授的研究方向是希望将大体积的医学设备低成本化,小体积化,目前已经有了许多成果,例如在医院里常见的庞大的核磁共振仪器,现在已经可以使用一个手提箱大小的发射器与一个小型处理器来代替。核磁共振的原理是利用高强度的磁场使物体中的氢离子偏转,并通过关闭磁场之后氢离子偏转强度与时间来测定水分子含量,并以此测定物质与含量,成像后就可以清晰的看到被测定部位的病变程度。在接下来的研究中,一位研究员正在试图用原理与体积都类似于无线电台的发射器来实现进一步的轻量化,目前研究已经进行到了调试程序使其精确度提升至纳米级别的阶段。在实验室中,我们除了学习以外也动手进行了给花生拍照的实验,研究员还依据我们的几组照片分析了我们的部分性格特征,实验室也正是依靠这台精密的拍照的仪器才得以进行一些精密的研究。与轻量化设备的理念类似,教授希望通过极少的物质研究出取样者的身体状况,目前已经可以从一滴血之中看出取样者大致的身体状况。

晚上,王院士向我们阐述了实验室的研究理念——掌握材料,掌握未来。人类发展史就是一部材料的发展史,从旧石器时代到硅时代,人类所使用的材料几度变迁,而每次变迁都极大的推动了人类的社会发展。王院士重点给我们介绍了非晶材料,也就是俗称的玻璃材料的发展。非晶材料的发展前景一片光明,也让我对材料产生了极大的向往。

讲座结束后,我们享用了美味的晚餐之后便入住了实验室的招待所,招待所环境优美,令人心畅神怡。

第二天早上,在研究员的带领下,我们游览了松山湖材料实验室的展览馆,更加加深了我对人类发展史就是一部材料的发展史这句话的理解。我们不仅了解到了实验室的发展历史,还了解到了目前实验室的部分研究成果,例如柔性及锌基电池和二维材料(如石墨烯)的应用。

研学结束了,我不仅了解到了许多前沿科学成果,还认识了许多小组成员。我也非常感谢英才计划与二中能给我这个机会参加此次研学活动,希望以后还有机会能参加诸如此类的活动!

 

陈飞羽 (“英才计划”华南理工大学 计算机,导师:张通)

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这个周末我来到了松山湖实验室参观光子制造团队实验室。周六我们听了短脉冲激光切割技术,利用这种技术可以切出不规则的孔洞,并且几乎对材料没有损伤。这种技术在航空航天发动机技术有非常广泛的应用。除此之外我们还参观了发动机散热孔的自动生产线。其中里面的各种切割机令我印象十分深刻。首先,这几台机器都有很多的关节,有很高的自由度,可以实现各个方向的切割,切出不规则的孔径。除此之外,这台机器的精准度搞得离谱,利用飞秒脉冲机光可以实现纳米级别的切割,而且边缘很光滑。这与我们学校的激光切割机差别很大。学校的切割机是长脉冲激光切割,用于切线,而且功率也没有这么大,也只有x,y两条移动轴,与这里的专门用于打各种奇形怪状的孔的机器不同。

但是,当看到这台机器的激光头还是国外的,操作软件要单独一个,还全是英文的,我深深地感到在前沿科技领域我国与外国的差距。正如这里墙上挂着的“掌握材料,掌握未来”,只有掌握了这些尖端材料和加工技术,我们才能解决“卡脖子”问题,把未来牢牢掌握在我们手里。

晚上我们听了院士的讲座,主题是材料与文明发展的关系。东西方过去所用的材料不同,陶瓷与玻璃,造就了截然不同的文明。除此之外,院士还列举了一些玻璃在别的学科里的前沿发现和未来的应用领域。

今天早上,我参观了实验室的博物馆,让我体会到这里的级别之高和让我了解了各种新型材料加深了我对材料与人类发展的关系的理解。

总的来说,这两天我非常有收获。在后续的英才计划活动和生活学习中,我更应当脚踏实地,践行科研创新精神。

 

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“英才计划”是中国科协和教育部自2013年开始共同组织实施的中学生科技创新后备人才培养计划,旨在是选拔一批品学兼优、学有余力的中学生走进大学,在基础学科领域的著名科学家指导下,参加科学研究、学术研讨和科研实践,建立高校与中学联合发现和培养青少年科技创新人才的有效模式,为青少年科技创新人才不断涌现和成长营造良好的社会氛围。

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