她曾深陷「諾獎級」學術醜聞，潛心耕耘靠人造皮膚爬回巔峰

對於潛心鑽研的科研工作者來說，遭受最大的侮辱大概就是學術造假了。

直接否定當下科研價值，還可能影響從此的科研仕途。

「世界傑出女科學家」鮑哲南就曾被無辜捲入一場21世紀最大的學術造假風波。

那起案件當時震驚科學界，直接關係到諾獎級成果。

風波之後她用無數國際科學大獎證明自己的科研水平，還成為美國工程學院院士。

1970年，鮑哲南出生於南京的一個書香世家。

父親鮑希茂、母親陳慧蘭分別是南京大學的物理系和化學系教授。

鮑哲南對多重學科的研究參悟頗深，與她身體里流淌著物理與化學的血液是分不開的。

小時候父母常引導鮑哲南思考生活中常見的科學現象。

只是吃冰棍一件小事，平常人也許貪一時嘴癮過後就忘了。

而在鮑哲南身上，小小年紀的她就思考和驗證了冰棍落入水中會浮起來而不是沉下去。

然後在心裡種下了「冰的密度比水小」的知識點。

科學氛圍濃厚的家庭環境讓她比大多數人更早一步打開奇妙的科學世界大門。

後來鮑哲南高考考入南京大學的化學化工學院，成為了父母的校友。

她真正對高分子化學產生濃厚的興趣，還是在南京大學薛奇教授的實驗室中。

實驗過程中物質間碰撞反應產生的神奇現象深深抓住了她對於未知探索的好奇心。

在往後科研工作中，鮑哲南的重心也主要在高分子化學方面。

本科時期的鮑哲南（中間）與同窗好友

優秀的科研水平和學業成績助力鮑哲南穩步登上更高的學府殿堂。

大三那年，鮑哲南舉家移民到美國，她也進入了伊利諾伊大學芝加哥分校學習。

本科還沒畢業，芝加哥大學就向她拋出了橄欖枝。

在世界排名前十的芝大攻讀碩士和博士學位的過程也為她打下堅實的科研基礎。

鮑哲南讀完博士之後原本想申請貝爾實驗室的博士後，卻直接被免掉了兩年博士後的過程，聘請為研究人員。

貝爾實驗室現在是諾基亞的子公司

專業化程度極高、經費充裕的貝爾實驗室給鮑哲南營造了很好的科研氛圍。

她沉浸在有機電子學的領域裡，從中發掘「散發著魅力」的化學聚合物。

人造電子皮膚，是她最感興趣的一個研究方向。

第一次發現有潛力作為塑料晶體管的高聚物——聚（3-己基）噻吩；

製作出第一張以半導體碳納米管為原料的柔性電子紙；

將感測器、電子線路、突觸晶體管組合形成完整的電子皮膚；

……

對於柔性材料的研發和應用成為了她二十多年科研生涯中最主要的一部分。

這些研發成果也為她科研生涯主要研發的人造皮膚技術打下了堅實的基礎。

我們印象中的機器人大都是冷冰冰、硬邦邦的合金組裝起來的人形機器。

如果總感覺它少了些關鍵性的功能，那應該就是人類精密的觸覺了。

你有沒有想過將來某一天會出現以下情景：

機器人同樣擁有著柔軟的肌膚，看起來和人類沒什麼兩樣；它們也能通過皮膚感知到痛覺和溫度。

電影中穿戴上皮膚的機器人

機器人也許離我們的生活還比較遠，但人體本身將受益更多。

喪失的殘疾人大多藉助義肢來維持正常生活。

但即使是功能性義肢，裝上後也只能達到簡單抓握等功能。

而截肢者懷念的，是真真切切的肢體感覺。

如果這種人造皮膚能讓他們重新獲得感覺，怎麼會有人忍心拒絕？

要做一層皮膚不難，難就難在如何讓這層皮膚與身體融為一體。

本質上就是要使皮膚連通大腦神經，重新建立起複雜的神經突觸。

鮑哲南教授帶領的團隊做到了這一點。

人體的感受機制大致分為三個部分：

皮膚感受器、傳入神經和大腦或脊髓神經中樞。

模擬人體皮膚自然也要用特定的結構來實現傳達中樞的機制功能。

他們開發的人造神經系統則對應為電子感測器、環形振蕩器和突觸晶體管。

壓力感知過程

納米材料的噱頭在生活中也頗有享譽。

微小的有序結構賦予了碳納米管良好的柔性和導電性。

於是它成功當選了人造皮膚的主角材料。

電鏡下的碳納米管

和人的皮膚類似，電子感測器實現的功能就是感知外界施加的壓力。

但又與人體有所不同，它會把壓力轉化為電壓，以便於傳遞給下一個部件。

而中轉站環形振蕩器的作用雖然是簡單地把電壓轉變為電脈衝*信號。

這一個功能實現的複雜程度也不容小噓。

電脈衝再通過突觸晶體管的轉化輸出，最終抵達大腦。

「感知」這個抽象的概念其實被具象化為電壓和電脈衝信號。

*註：電脈衝是指由電子產生的，在很短時間內電壓改變一次的過程。

在截去一條腿的蟑螂上試驗，蟑螂腿有感知反應

看似科研道路一帆風順，其實中間也暗藏洶湧。

而且這一波洶湧來勢可不小，差點把鮑哲南的科研帆船給打翻了。

2001年是鮑哲南的豐收年。

她成為貝爾實驗室的傑出研究員，這是貝爾實驗室科技僱員的最高級別。

還斬獲了美國化學學會團隊創新獎、研發100獎等美國著名大獎。

而這一年，她也遭受了一場輿論風波。

鮑哲南與貝爾實驗室的同事舍恩都主要研究半導體方面的內容。

因此工作上長期合作實驗，還共同發表了好幾篇論文。

當時年僅31歲的物理學家舍恩科研水平早已讓許多科學家艷羨。

鮑哲南與舍恩一同工作

他加盟貝爾實驗室4年來就發表了100多篇論文，最誇張的時候每8天就發表一篇。

而他製造出世界最小的納米晶體管，在科學界卻製造出巨大的騷動。

令人咋舌的高產高質科研作品一度讓舍恩被捧為諾貝爾獎的熱門人選。

2016年已經可以製造出1nm的碳納米管

科研論文講究可重複性。

也就是其他科研人員能重複論文中的實驗方法，得出相同的實驗結果。

舍恩如此耀眼的作品自然得到許多實驗者的追逐。

但質疑的聲音也油然而生，他們發現舍恩的一些實驗結果始終無法重複。

有證據表明，舍恩在Nature、Science等國際學術報刊上發表的論文有數據造假的痕迹。

貝爾實驗室立即成立審查委員會對他展開調查。

最終確認了舍恩的學術造假情況屬實。

而世界上最小納米晶體管的兩篇論文，主要作者除了舍恩之外，還有鮑哲南。

與同事探討工作的舍恩（最左）

外界針對鮑哲南的猜測與謠言沉重地壓在了她的身上，認為她也涉嫌學術造假。

要知道，科研就是鮑哲南的生命，科研價值就是她的人生價值。

這一打擊有可能直接斷絕了她的科研道路。

直到後來調查證明她對舍恩篡改實驗數據的情況並不知情，她才得以恢復清白。

輿論的風波沒有過多地影響鮑哲南的科研事業。

2004年，她接受斯坦福大學的邀請，到化學工程系執教。

科研水平逐步攀升，鮑哲南也收穫了越來越多的國際學術獎。

在被問及科研的最終目標是否是諾獎時，她卻坦言科研是興趣，做自己感興趣的事就會開心，而不必在乎榮譽。

在接受採訪的鮑哲南

不同的階段可能有不一樣的研究方向。

但鮑哲南依然是那個對科研事業如痴如醉的女強人。

進入斯坦福大學後，她不再局限於有機電子學科，而開始對能源電池產生了興趣。

這時她遇到了另一位材料界的好搭檔——崔屹教授。

兩人被稱為斯坦福大學的「雙子星」，多次合作推動化學電源性能的改善。

鮑哲南教授與崔屹教授

學科跨越的障礙擋不住鮑哲南的研究熱情。

憑藉對高分子聚合物的研究基礎，她將石墨烯塗覆的鎳納米粒子嵌入聚乙烯材料。

也就是改良了我們常見的塑料，製造出輕薄且導電的薄膜。

這種塑料薄膜嵌入到鋰電中，不僅有助於電流更快通過，還改善了鋰離子電池過熱起火的安全性問題。

不到兩年，兩人再度聯手攻克鈉離子電池的性能難題。

納米材料再一次展示了它優異的特點。

他們發現將電池中的正極材料塊狀玫棕酸二鈉替換成相同的納米材料後，電池充放電的能力得到了顯著的提升。

在鋰電瓜分了大部分市場份額的今天，鈉電也逐漸迎頭趕上。

2010年，鮑哲南作為創始人之一創辦了C3NANO公司，將研究成果推向市場。

2016年她當選美國工程學院院士，進入了美國工程學界最高學術團體。

2017年她獲得歐萊雅-聯合國教科文組織頒發的「世界傑出女科學家」獎*。

如今年僅48歲的鮑哲南教授已經擁有400多篇論文和60多項美國專利，在科學界獲得了數不清的頭銜與榮譽。

*註：目前斬獲這個獎項的華人女科學家包括鮑哲南在內只有7人。

「世界傑出女科學家」頒獎典禮上獲獎的鮑哲南

鮑哲南從感興趣的領域入手，逐漸把領域的邊界打破。

然後發現科學的高度在於各個交叉學科的融會貫通。

她的科學研究始於興趣，沒有終點。

*參考文獻

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