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朴实纳米学人，力促亚洲纳米科学共繁荣的践行者——访韩国汉阳大学李海元教授

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分享： 2019/09/24 10:34:51

导读：仪器信息网有幸走进汉阳大学OTFL实验中心，采访了Lee教授。Lee教授为笔者分享了他与纳米科学的不解之缘、他眼中的纳米科学，以及对未来纳米科学的看法。

　　对于韩国汉阳大学李海元教授(Haiwon Lee，以下简称“Lee”)的第一印象是在去年青岛AsiaNANO 2018大会开幕式上，Lee教授携手刘忠范院士、Masatsugu Shimomura教授，三位大会发起人分别作了开幕致辞。机缘之下，仪器信息网编辑此次有幸走进汉阳大学OTFL实验中心，近距离采访了Lee教授。这位纳米学人朴实、善谈，容易让人亲近，短短的下午时光，Lee教授为笔者分享了他与纳米科学的不解之缘、他眼中的纳米科学，以及对未来纳米科学的看法。篇幅有限，以下将交谈中印象深刻的部分与大家分享，共同走进Lee教授与纳米科学的那些故事。

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韩国汉阳大学李海元教授

情怀篇——出身农民家庭，力促亚洲纳米科学的共同繁荣

　　1950-1953年，三年的韩国战争结束后，韩国面临被战争破坏的不毛之地及众多与贫穷抗争的人口。在此历史背景下，1954年，李海元教授出生在一个拥有八七个兄弟姐妹的普通的农民家庭。父母为养育八个子女，辛劳工作，倾尽所有在子女的教育上，在父母强大不懈的支持下，八个子女中培养出4位博士，以及其中3位成为了教授。正是在这样的家庭氛围下，Lee谈到，“我十分幸运，从父母那里获得了无限的爱。虽然父母已经过世，但父母在生活和为人处世方面给予的言传身教是我一身生的财富，我很想把得到的这些分享给大家，把得到的幸运和爱分享给别人。”于是，感恩回报便成为Lee学业初期埋在心底的一个愿望。

　　1980年，Lee在韩国西江大学化学系完成获得学士学位后，留学美国，1986年，在美国休斯敦大学与德克萨斯大学物理化学系完成硕士及博士学位，后又在德克萨斯大学奥斯汀分校化学系担任助理研究员2年。1988年正式回国，开启曾经感恩回报愿望，先后在韩国化学技术研究所(KRICT，1988-1993年，高级材料司首席研究员)、汉阳大学(1993年-至今，化学系教授)从事教育与科研工作。关于归国这31年，Lee表示：“当时在美国，学习了美国式的先进教育与生活工作方式，自己想把亚太地区的文化与西方的先进模式相结合，回来多做一些事情，所以选择了回国。回首这31年，曾经的付出看到了许多成效，自己也从未后悔当初的决定”。Lee的学生们，包括来自中日韩印尼等，他们回顾道，李教授时常为大家分享一句话，“做人最重要是要有一颗爱国心，首先对自己的国家热爱、忠诚，然后是其他国家，这样才能为更多的人带来和平。”Lee也始终坚守在并践行着自己当初的愿望，感恩回报，为和平发展多做一些事情。

　　感恩回报，结合自身纳米科学专业，充当亚洲纳米科学共同发展的“搭桥”人。这份热心，除了教育事业，积极组织亚洲范围纳米科学高端学术论坛活动也是一例。目前，Lee已经成功创立或参与发起的国际会议包括：IC ME&D会议(于1990年创立，2019年成功举办了第30届会议)、NANO KOREA会展(于2001年创立，2019年成功举办了第18届)、AsiaNANO会议(于2002年，由刘忠范院士、Haiwon Lee教授、Masatsugu Shimomura教授发起，两年一届，2018年第九届会议在青岛举办)等。这些会议经过十余年甚至二十余年举办积累，获得了亚洲纳米科学学者的广泛认可，并成为国际间学术交流、友谊联络的平台。

Lee办公室一角与部分友谊交互的见证

　　对于多年来热心奔走的这些会议，Lee有着自己独特的解读——那就是参会背后的“友谊”，尤其是在十年、二十年时间维度上建立起来的“友谊”。Lee举例道，比如，在AsiaNANO 2002上，北京大学当时的一个博士在会上发表报告让我们相互得以认识，十六年后，在AsiaNANO 2018上，我们再次相遇，他会给我打招呼：“ Lee教授您好，我现在已经成长为北京大学的教授了”，“ 我也会感到非常开心，就像我自己的学生一样，这种友谊是非常重要的。”“通过这样的会议，多年的朋友再次相遇，相互拥抱，彼此开怀畅聊，无所避讳，这比会议本身内容更加有意义”。

　　Lee回顾道，21世纪初前后，韩国呈现留学热潮，许多到欧美的学子，最终归来的只有不足30%，出现大量人才流失，亚洲其他国家也出现类似现象。在此背景下，亚洲人民就更加需要团结起来，共同促进亚洲圈的科技繁荣。组织和发起亚洲范围内的纳米科学学术活动，也有这样的初衷。个人成果成就的实现，只需独自发表成果，但共同的科技进步，大家友谊互助便更显珍贵。“友谊互助在亚洲文化中有着先天优势，通过这些线下活动，也是期望能将亚洲文化融入到先进纳米科学的快速发展之中。如此，便不仅仅是人与人的友谊网，更是机构与机构、国家与国家之间的友谊网。政治有国界，但学术无国界，希望亚洲国家的学者能够互爱互助，协力合作，在无间友谊的基础上实现纳米科学的共同繁荣。“

科研篇——与OTFL的26年：创建、成长、不舍

　　1988年,Lee回到韩国,首先在韩国化学技术研究院先进材料部(KRICT)任首席研究员，5年后，1993年，正式加入汉阳大学。同时，意识到薄膜技术的广泛应用潜力及前景,Lee创立了OTFL研究中心(Organic Thin Films Laboratory)。OTFL的主要研究领域包括分子自组装，电子和光子学的有机材料，纳米制造，光刻等，具体研究内容包括原子力显微镜的应用、碳纳米管合成与应用、半导体光刻技术等。OTFL创立26年来，共培养了包括研究生101位，博士10位，由于研究课题与应用结合紧密，完成毕业的学生多数走进了三星、LG等全球知名企业。

OTFL历史照片墙一角

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日本首相麻生太郎访问OTFL合影

　　采访间隙，Lee带着笔者参观了这所陪伴了自己26年的OTFL中心，从最初三星集团赞助整栋实验楼的建设，到前韩国总统李明博、日本首相、诺奖获得者、白春礼院士、刘忠范院士等重要来访人物曾经留影纪念的实验室合影一角，到每一个实验室与对应研究内容，到每一个仪器设备，再到墙上挂满的研究成果与一幅幅留下历史印记的照片。实验室的每一个细节，Lee都如如数家珍，就像介绍着自己的一位位老友。让笔者印象深刻的是一张论坛会议的合影，这是2013年，汉阳大学为纪念Lee教授来校20周年而举办的论坛，合影中有Lee的来自中日韩等地的学生、全球纳米学术届好友、还有Lee自己的一家人，照片的欢乐气氛让笔者感受到生活与工作的亲密融合与温暖。

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纪念Lee教授来校20周年论坛欢快合影

　　工欲善其事必先利其器，作为科研道路上的必备工具，Lee对OTFL配置的科学仪器有着特殊的理解与热爱。OTFL围绕材料合成、表面改性、表征和传感器应用等配置了Thermal CVD、PECVD、ALD、自组装，以及应用于光刻技术的AFM、DUV、EUV、电子束、X射线、FIB等。其中，应用比较多且比较重要的是Thermal CVD、PECVD、AFM，分别配置了两台。Lee在交流中重点介绍了实验室配置的AFM及应用情况。

OTFL中心部分仪器设备

　　由于原子力显微镜(AFM)不同于扫描隧道显微镜(STM)，不需要样品表面导电，且相比光学显微镜、电子显微镜，具有允许以亚纳米分辨率对材料表面、纳米颗粒进行3D表征等优点。Lee对于AFM有着独特的钟爱。Lee使用AFM集中进行一系列研究，要追溯到1998年，那时Lee主要围绕AFM光刻技术展开。控制AFM探针针尖释放的微量电子，作用于对光电子敏感的高分子光刻胶薄膜表面，在纳米尺度，完成精密图案的刻蚀研究，相关研究也正是半导体工业晶圆光刻技术的基础。Lee将此研究过程做了一个比喻：“假如面前桌面这个大概100cmx60cm的区域是要研究的基底，我们要观察测绘这桌面上大概一本书范围内厚度约2-3cm的凸起的形貌图案。然后将整个长宽尺度缩小1000万倍，此时，cm单位变成了nm，人的肉眼已无法观察到，此时，AFM就充当了我们的眼睛和操纵的双手”。当时，OTFL利用AFM光刻技术，获得了一系列些列比较好的成果，这些成果都离不开AFM这项优秀的微观表征手段。由于当时，OTFL从事这项研究在韩国差不多是最早的，实验室安装了5套AFM设备，在当时韩国所有相关研究中心中堪称“豪华配置”。5套AFM也基本涵盖了当时的几个主流品牌，到目前，实验室还在使用的是2套韩国帕克AFM。Lee表示，除了经久耐用与扫描快速精确，喜欢帕克AFM的另一个原因是其xy轴与z轴的三轴分离技术，这项技术促成了AFM的非接触扫描模式，通过探针与样品表面原子间作用力控制扫描间距，避免了接触模式或轻敲模式的“盲人摸象”，大大减小了大量检测过程中对AFM探针针尖的磨损以及对样品表面的损坏，而这对探针寿命以及表征结果的准确性是十分重要的。

实验室中的帕克原子力显微镜XE-100(左)与NX10(右)

　　同时，对于AFM技术的未来发展，Lee也给出高度评价——“Game Change”。并以纳米科技走在前沿的半导体工业领域应用做了举例说明。随着半导体制程的不断提高，对半导体表面的检测技术要求更精密、更快速、更高质量，而纳米级的制程，以往光学显微镜手段已经逐渐不能满足需求，此时具备快速扫描功能的AFM便登上历史舞台(主流AFM品牌在近几年也逐渐加大了对快速AFM技术的研发投入)，时下，帕克AFM产品已经逐渐开始在韩国三星、LG、SK hynix等世界领头半导体企业使用。相信不远的未来，在更多的主流半导体集团，将会在行业引领效应下，逐渐将AFM技术引入到半导体生产线，而当AFM技术被应用之后，在半导体行业的替代可能性很大。因为欧美、中日韩等半导体企业已经在尝试将AFM应用于生产线，此后一两年时间内，针对AFM的研究也会增加，当相关研究成果形成一定量级效应后，AFM的“Game Change”时代便不仅仅是一句空话。

　　参观完OTFL中心，Lee言语间流露出些许不舍，因为Lee刚刚达到了韩国规定的退休年龄，退休仪式已于采访前一日举行，陪伴了自己26年余载余的OTFL中心也即将关闭。不舍之余，Lee也补充道，距真正退休还有一段时间，自己的研究生涯暂时还不会停止，OTFL的相关研究也将会以另一种形式延续。

展望篇——纳米科技交叉发展，美日中韩四国格局

　　交流最后， Lee谈了对自己一直所从事的纳米科技的看法。

　　首先，Lee从宏观到微观与微观到宏观两个角度解释了纳米科技的定义。宏观到微观方面，比如我们使用的手机的像素，从之前的几千到目前的几千万像素，随着单位面积上像素单元数目的不断增多，像素单元的划分被逐渐细化，单元面积也逐渐变小，从宏观到微观逐级细化划分过程便是纳米科学的一种呈现形式。微观到宏观方面，比如从细胞的分化，到大的分子基团、到功能器官，再到生物个体，此过程则是纳米科学呈现的另一种形式。这两种形式下，纳米科学的研究范畴则包括大的物质是如何由小的物质组成?分子到基团是如何转变的?人类大脑组成的网络是如何具体工作的?等等。

　　纳米科学的重要意义，除了其广泛应用，还有一点重要原因便是其与其他多学科的高度融合交叉，当下的物理学、化学、生物学、材料科学、信息科学、环境科学、生命科学等都与纳米科技息息相关，都不能独立存在，这也体现了纳米科技的重要性。比如，时下各个国家都在关注的人类脑科学，其中通过纳米科技研究脑电路就是一项重要研究内容;环境雾霾研究，需要纳米科技的滤膜技术;近来火热的新能源汽车，其电池研究需要用到纳米科技研究其实现高效储能的微观机理;被称为第四次工业革命的物联网技术，为实现更快的交互速度，纳米技术就可以协助研究出更快更灵敏的各类传感器等等。

　　纳米科技对于人类发展如此重要，时下纳米科技全球发展格局如何呢?Lee介绍道，随着全球对纳米科技领域的重视，各国家都在积极加大投入布局，并逐渐呈现头部国家优势明显，各自分领域优势突出等特点。总体而言，10年前，全球纳米科技综合实力的排名，依次是美国第一，日本第二，韩国第三，中国第四;而当下，中国通过在10年里在材料科学等优势领域的快速发展，排位升至第三，韩国则变成第四，其他不变。各个国家充分结合自身发展优势，也逐渐发展了各自纳米科技领先领域。美国主要在生物-纳米科技领域发展领先(简称BT-NT领域，值得关注的是中国近来在BT-NT领域也有显著的快速发展);日本在环境-纳米科技领域优势突出(简称ET-NT领域);中国在材料科学-纳米科技领域优势明显(简称MT-NT领域);韩国则在信息化-纳米科技领域最为强势(简称IT-NT领域)。

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李海元教授受访中

　　采访后记

　　采访交流不觉中持续到了下午五点，从战争年代出生，到美国求学，到归国回馈家乡，再到热爱的纳米科学事业、与OTFL中心26年的朝暮相处…浏览着一张张老照片，3个多小时，仿佛穿过Lee教授数十年与纳米科学之间的那些精彩瞬间。

　　谈到即将从汉阳大学退休，亲手创建的OTFL中心即将关闭，“您可以生活稍微放慢一点节奏，放松一下了”，“不，今年我已经为新的事业做了一些准备，预计在10月份开一家公司，虽然不容易，但希望能结合以往纳米科学研究成果做出一些有意义的产品出来”。这位热爱纳米科学的Lee教授的脚步还未停下来，他与纳米科学的故事还在继续。

　　附：李海元教授简介

　　Prof. HAIWON LEE

　　李海元教授

　　1954年7月7日出生于韩国首尔市

　　学历

　　1973-1980 西江大学化学系(学士)，韩国

　　1981-1985 休斯顿大学化学系(博士)，美国

　　职历

　　2018年至今韩国国家工程院成员院士(Member, The National Academy of Engineering of Korea)

　　2017年-2018年韩国化学技术研究所兼职教授(KRICT)

　　2015年-2017年韩国科学技术研究院教授(KIST)

　　2014年至今科学和信息通信技术部(MSIT)国际合作促进委员会主席