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《Science》:希伯来大学王猛博士的全新发现
2023/11/9 8:18:54 | 浏览:1140 | 评论:0
“追”师之路

他叫王猛,博士期间一直都在做基础科研,2019年博士毕业,他曾经很纠结是继续做科研还是去企业,毕业时恰逢新冠疫情暴发,去企业的想法落空了,最终他决定去做他感兴趣的应用研究。

《Science》:希伯来大学王猛博士的全新发现

博士期间就已在研究动态脆性断裂的他,开始寻找同领域的实验室,但国际上以实验为主做这项研究的课题组并不多。

多番调查后,他发现Jay Fineberg的学术造诣很高。Jay Fineberg是希伯来大学物理系教授,他是该校培养出的8位诺贝尔奖得主之一,在软凝聚态、断裂力学和地震学领域发表了100多篇研究论文,其中16篇发表在Nature或Science上。

希伯来大学自带的光环也十分吸引王猛。这是以色列排名第一的高等学府,在基础科学、医药领域和人文学科等独占鳌头,被称为中东“哈佛”。

而且,以色列的科研水平非常高。这种“高”并非指拥有多么高端的仪器设备,恰恰相反,他们的实验条件可能还不及国内一些课题组,但是他们在科研上的想法和创意层出不穷,开放和自由的科研氛围孕育出许多杰出的成果。

虽然以色列这个国家被贴上了很多标签,比如:极端、动乱、不安全、到处是沙漠等,很多人一般不会考虑去以色列留学,但一心冲着导师和学校去的王猛,并不在乎这些。

为了接触心仪的导师,王猛先报名参加了Jay Fineberg在法国里昂高等师范学院举办的暑期学校,并抓住这次机会请教了好几个问题,让导师对他有一个初步的印象。

Jay Fineberg非常敬业,责任感极强。从2016年担任希伯来大学理学院院长开始,因为工作忙碌,没有时间去陪伴和引导学生,也不想耽误任何学生的将来。所以未招一名学生。

直到2020年卸任院长一职,64岁的Jay Fineberg才重新招了实验室第一个博士生。刚好博士毕业的王猛瞄准时机,向Jay Fineberg发出了申请,凭借过硬的科研水平顺利加入实验室,并且成为Jay Fineberg的第一名中国学生。

Jay Fineberg不会要求王猛一定要做他设定的课题,而是给予学生充分的自由,鼓励勇敢创新,任学生在浩瀚的科研世界里天马行空,他只在学生有需要的时候给予最大帮助和支持。

全新的发现

在这个只有4人的小实验室里,王猛没有给自己设下过高目标,只是一步一个脚印,心无旁骛做科研。经过3年,他以第一作者发表了这篇里程碑式的研究成果。

王猛表示,这是一次非常偶然的发现。在一次水凝胶实验中,他无意中观察到裂纹尖端前出现两条浅浅的痕迹,这在以往从未见过。

计算后,他惊讶地发现裂纹速度竟超过了经典理论中的极限速度。在反复实验证实后,王猛终于说服了导师,证明这是一个全新的发现。

经典断裂力学告诉我们,一个拉伸裂纹的最大速度是瑞利波速度CR。 但是,王猛发现,这个结论并不总是成立的。

他使用了一种脆性新胡克材料作为实验对象。 这种材料具有非线性弹性特性,也就是说,它的应力和应变之间不是简单地成正比关系。王猛 通过施加均匀拉伸应变来制造沿着材料中心线运动的拉伸裂纹,并用高速相机记录了裂纹的形态和速度。

在某些情况下,拉伸裂纹可以平滑地加速到超过cR,并且继续加速到超过cs。

这种超剪切拉伸裂纹具有非常特殊的形态:它前沿处有一个尖锐的角,并且在其后方形成了一个类似于音爆锥形波前的激波。这种激波是由于裂纹速度超过了材料中的声速,导致材料发生强烈的非线性变形。

作者还发现,超剪切拉伸裂纹的速度可以接近cp,这是材料中最快的波速。这意味着,这种裂纹几乎可以达到超声速。

《Science》:希伯来大学王猛博士的全新发现

这篇论文它展示了一种新的拉伸断裂模式,它与经典断裂力学有本质的不同。它表明,在一些脆性材料中,拉伸裂纹的动力学行为不仅取决于材料的断裂韧度,还取决于材料的非线性弹性特性和施加的应变大小。

其次,它为研究断裂现象和其应用提供了新的视角和方法。例如,在地震学中,地壳断层也可以看作是一种拉伸裂纹,它可能会以超剪切速度运动,并产生强烈的地震波。因此,理解超剪切拉伸裂纹的机制和特征对于预测和防范地震灾害具有重要意义。

不悔当初

王猛在被《科学网》采访时说道: “我们的实验室空间并不大,实验室里最高端的设备就是一部高速相机,许多观测手段得靠我们自己设计。导师是一个很擅于搭建实验平台和设备的‘行家’,在搭建我们所需的观测设备时,他提供了很多有用的想法和助力。”

现在回看当初的决定,王猛依然没有丝毫后悔。在以色列两年半的学习和生活中,他修正了对这个国家的许多刻板印象。如果没有勇敢地来到以色列,进入Jay Fineberg的课题组,他可能也就不会有这一番科研际遇。

并且他表示,“科研不是短跑,而是一场马拉松,你需要有一个计划,找到属于自己的节奏。”

“那些意想不到、能给你惊喜的发现是很难设计出来的,你需要不停探索,需要运气,更需要一双能识别运气的双眼。这个过程很艰辛,但也充满乐趣。对我来说,这才是科研真正吸引我的地方。”

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