曹文斌：隔离期里的科研灵感

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　　曹文斌
　　工学博士、教授、博士生导师，现任北京科技大学无机非金属材料系副主任，主要从事纳米光催化材料、光子晶体和陶瓷材料的新型合成与制备技术等方面的研究工作。2003年入选北京市科技新星，2007年入选教育部新世纪优秀人才资助计划。
　　
　　2003年，曹文斌开始了两个研究项目，一是光子晶体的制备，延续他在日本的光子晶体的研究；二是纳米氧化钛的制备及应用――“非典”期间的隔离生活给了他灵感。
　　记者：能否简单介绍一下光子晶体的研究背景？
　　
　　曹文斌：光子晶体的概念是1987年由美国科学家雅伯罗诺维奇最先提出的，是一种由介电材料在空间的周期排列而构成的、结构类似于半导体的人工晶体。由于半导体集成电路受到量子效应及电子本身之间相互作用的限制，难以再进一步提高速度和效率，而光子技术则是当前认为的最有可能突破这些限制的有效手段之一。但相对于电子集成器件，传统光学器件体积庞大，如果光学器件也能像当前的电子器件一样集成化，光电传输将使电子传输为基础的信息技术产业发生巨大变革。解决这个问题的关键就在于光子晶体的成功研制。目前全世界都在为此努力，尽管光子晶体的理论研究已走得很远，但理论上设计出的光子晶体结构在实际中却难以做出来，尤其是在光波段，也就是说光子晶体的制备仍然是个难题。我的新星课题也是关于光子晶体的制备研究这个方面的。
　　记者：你的新星项目成果如何？
　　曹文斌：我们团队已摸索出一套方法，能够任意地在光子晶体中引入可控的点或线缺陷，在微波波段制备出任意复杂结构的三维光子晶体，还实现了陶瓷材料三维光子晶体的制备，很好地解决了微波段三维光子晶体制备的难题。
　　记者：光子晶体之后为何转向纳米氧化钛？
　　曹文斌：光子晶体的项目和氧化钛的项目是并行的。氧化钛的研究是从2003年开始。“非典”期间，我家楼下出现了一个疑似病例，我被隔离了两个星期。当时想到随着人们生活水平的提高，人们对于杀菌和环境净化的要求会越来越高。氧化钛的杀菌能力公认比较好，所以决定做氧化钛的研究。
　　记者：纳米氧化钛如何净化环境？
　　曹文斌：家具可能会因为使用了胶、油漆，其中含有甲醛和苯等有机污染物。这些对人体有害的微量有机物会逐渐释放出来，这个释放过程很长，要很多年才能够消除掉。纳米氧化钛通过把表面所吸附的氧和水氧化成自由基，这些自由基能够和甲醛、苯等发生反应，把甲醛、苯或是其他挥发性有机物变成二氧化碳和水，从而达到净化环境的目的。
　　记者：纳米氧化钛的制备难点在哪里？
　　曹文斌：氧化钛是一种半导体材料，需要紫外线激发，它的电子才会从价带跃迁到导带，产生电子-空穴对，从而具备氧化还原能力。如果在缺乏紫外线的情况下使用，就需要对它进行掺杂，掺杂的作用是不用紫外线，而用可见光去激发它。制备的难点主要是解决掺杂的问题。国内外目前的相关研究很广泛，但真正能做到用可见光来激发的纳米氧化钛的规模化制备技术并不多。
　　记者：您的研究有哪些突破？
　　曹文斌：我们在开始研究的时候就考虑，为了应用，不能让纳米氧化钛的制备成本过高，所以我们自行设计了适用于规模化生产的合成设备，开发了具有自主知识产权的工艺技术路线，并采用廉价的工业原料来进一步降低生产成本。2007年完成中试。彻底解决了纳米氧化钛对紫外线光的依赖问题，从测试效果来看，在密闭空间的空气净化以及污水处理等方面都取得了满意的结果。研究成果还得到了这方面的鼻祖――日本藤岛昭教授的肯定和赞扬，并被邀请在相关国际会议上做邀请报告。
　　
　　科技新星计划
　　北京市科技新星计划是由北京市财政经费支持、北京市科学技术委员会组织实施的科技人才培养计划，于1993年7月颁布实施。该计划旨在选拔一批高素质青年科技人才，通过资助其独立开展科研工作，参与国际合作和竞争，使其成为能够担负科技研究重任的带头人。

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