北科大有這樣一位老師
因為首次發現一種新的固體物質形態
廣受關注
近日，他又首次發現
準晶體中原子團簇的“旋轉木馬跳”
這一凝聚態物質中的新奇現象
讓我們一起走進他的科研世界
何戰兵：傳承準晶，鍥而不捨
圖：何戰兵出席諾貝爾獎頒獎典禮
何戰兵，北京科技大學教授，師從我國準晶研究先驅郭可信院士。長期從事準晶體的基礎及應用基礎研究，取得多項具有原創性的重要科研成果。如2020年初發現一種新的物質形態，擴大了晶體的範疇，豐富了晶體學理論。最近又首次發現準晶體中原子團簇的“旋轉木馬跳”這一凝聚態物質中的新奇現象。他曾在瑞典斯特哥爾摩大學（合作導師Xiaodong Zou，瑞典皇家科學院院士）、瑞士洛桑聯邦工學院（合作導師Nava Setter, 瑞士工程院院士）、 法國工程師名校巴黎綜合理工大學 (合作導師Didier Pribat教授)、安特衛普大學電鏡中心（合作導師G. Van Tendeloo, 比利時藝術與科學院院士）從事科研工作，相關研究成果發表在Science, Nature Comm., Chem. Mater., Phy. Rev. Lett.等重要期刊上。指導的學生多次獲國家獎學金、北京科技大學優秀畢業生、優秀三好學生、優秀研究生幹部等。
國務院總理李克強2021年7月19日考察國家自然科學基金委員會並主持召開座談會。總理會上說：“我們到了要大聲疾呼加強基礎研究的關鍵時刻。” 他強調“我們的基礎研究還不厚，原創性還不高，基礎研究和原始創新應該擺在關鍵地位。”
什麼是準晶？公元前一百多年的西漢文帝時代，詩人韓嬰在《韓詩外傳》指出“凡草木花多五出，獨雪花六出”。自然界中的花兒大多呈現五次對稱，而五次對稱在傳統的晶體學上卻是不允許的，這可以簡單地用正五邊形不能鋪滿整個平面來理解。1982年，以色列科學家D. Shechtman用透射電子顯微鏡發現了一種具有五次對稱的新的物質形態（1984年發表），後稱為準晶，對傳統晶體的概念造成了極大的衝擊。準晶是一種不具有平移週期對稱性，但具有長程取向有序的物質形態。然而這為傳統的晶體學所不容，也遭到了諾貝爾獎得主Pauling等的極力反對，但卻得到了我國科學家郭可信等從實驗上的強有力的支援。準晶作為一種新的物質形態最終為人們廣為證實和接受，並發現它具有傳統晶體所不具備的一些新奇效能。以色列科學家D. Shechtman也因發現準晶而獲得2011年諾貝爾化學獎。在準晶研究的前期，由中國科學家郭可信院士領銜的中國準晶研究隊伍，一度走在世界前列。如張澤，郭可信在極冷的鎳鈦合金中獨立發現的5次準晶被國際同行稱為中國相(China phase)。此後郭可信課題組又首次發現了八次對稱準晶, 十二次準晶，一維準晶，並在十次穩定準晶的生長和利用高分辨電鏡研究準晶體結構上，取得國際同行讚賞的重要成就。郭可信等也因五次對稱性及Ti-Ni準晶相的發現而獲得國家自然科學一等獎。
圖|2011：準晶發現者Dan Shechtman獲諾貝爾獎
圖 |何戰兵等：準晶體及兩類十次準晶的電子衍射圖
圖 | 何戰兵等：十次對稱準晶的原子級結構
圖 | 我國準晶研究先驅郭可信先生
經過近40年的研究，關於準晶的一些基本科學問題已經得到了解決。然而，準晶領域仍舊有一些難啃的關鍵科學問題“懸而未決”，成為準晶的基礎研究和應用研究向前推進的“卡脖子”問題。我校何戰兵教授長期堅持在準晶領域深耕細作，咬定青山不放鬆，致力於解決準晶相關的一些關鍵科學問題，近年來做出了不俗的科研成績，獲得了國際讚譽。如國際準晶研究權威瑞士蘇黎世理工學院的Walter Steurer教授認為何戰兵教授在準晶領域取得了一些堪稱“傑出(Excellent)”的研究成果。何戰兵等在準晶領域取得的重要成果有：（1）發現一種新的物質形態，擴大了晶體的範疇,豐富了晶體學理論。該新物態將晶體和準晶體結構上的相異性巧妙的融合在一起，化解了傳統晶體和準晶體之間“水火不相容”的矛盾。（2）在實驗上發現了一種新的準晶準單胞。回答了“準晶體能否有一個像傳統晶體一樣的單胞?”這一 準晶研究領域的關鍵科學問題。該成果發表在Nature Communications上，且被遴選為Editors’Hightlights的特色論文。（3）首次發現原子團簇的“旋轉木馬”跳。國際準晶研究權威W. Steurer教授認為這是一項“傑出的(Excellent)”研究成果。這為利用原子團簇的取向跳躍來調控材料微結構提供了科學依據。該論文發表在經典的晶體學專業期刊Acta Cryst. A上，並被精選為當期唯一一篇“Advances”文章和封面文章。（4）提出一種新的合金設計策略，成功製備出五元近等原子比高熵十次準晶，填補了高熵合金相結構家族中無十次準晶相的空白。為開發新型高熵準晶提供了新的合金設計思路。（5）將準晶材料的脆性大這一缺點變成可利用的優點，開發出一種在甲醇水蒸氣重整制氫反應中催化效能優於工業催化劑的高效能低成本綠色催化劑。這種“化腐朽為神奇”的研究思路為準晶的工業應用帶來了契機。（6）發現了十多種準晶相關的新的複雜大單胞晶體相；並發現有些大單胞準晶近似相雖然晶體結構不同，但晶格常數卻完全相同。（7）發現了迄今為止最大尺寸的原位十次對稱結構塊，從而為“十次對稱的自相似性是如何在實際的晶體結構中實現的”這一問題提供了實驗上的證據。
圖 | 準晶研究的學術傳承
圖 | 何戰兵等準晶研究成果之一：新的物質形態
圖 | 何戰兵等準晶研究成果之二：實驗發現一種新的準晶準單胞
圖 | 何戰兵等準晶研究成果之三：首次發現原子團簇的“旋轉木馬跳”
晚清學者王國維在《人間詞話》中說“古今之成大事業、大學問者，必經過三種之境界。‘昨夜西風凋碧樹，獨上高樓，望盡天涯路’，此第一境也；‘衣帶漸寬終不悔，為伊消得人憔悴’，此第二境也；‘眾裡尋他千百度，回頭驀見，那人正在燈火闌珊處’，此第三境也。” 何戰兵的準晶研究亦是如此。準晶研究如今已不是時髦的研究方向，在準晶研究的起步階段，他們勢單力薄，起步維艱。然而他們能坐得住冷板凳，能咬定青山不放鬆，才終於做出一些“從0到1”的原創性科研成果，為我國的準晶研究贏得了國際聲譽。他們在準晶領域的恆心和堅持，心無旁騖地從事自己看好的科研方向，也許能為科研工作者帶來一些思考。
圖 |何戰兵等準晶研究成果之三：原子團簇的“旋轉木馬跳”的期刊封面
圖 |何戰兵等準晶研究進展之四：準晶及相關結構中的複雜疇
圖 | 何戰兵等準晶研究進展之四：準晶及相關結構中的複雜疇
圖 | 科技日報、光明網、人民日報海外版、中科院網站等報道何戰兵等的重要研究成果
科研之外，何戰兵亦喜與大家分享一些科研及生活上心得和感悟，如在材料學部倡導下，他於2020年初做了《漫談科研中的堅守與放棄》學術沙龍；為新金屬材料國家重點實驗室黨支部做了《古詩詞中的愛國情懷》的人文報告。這些報告引起了大家的共鳴並獲得好評，也為科研生活增添了色彩。
