學術貢獻 〉「國家講座主持人」系列七:清華大學特聘講座教授王素蘭-為工作創造驚人的「化學變化」
2017-4-10
「如果科學家是發現新大陸的哥倫布,化學的魅力就在於可以創造新大陸。」清華大學化學系教授王素蘭如此形容。

傑出女科學家

王素蘭曾任清華大學化學系及基礎科學中心主任,亦曾獲臺灣傑出女科學家獎,並因兩次入選國家講座主持人,晉身終身榮譽國家講座。以創造新大陸為喻,是因王素蘭專攻固態結構化學與結晶學,自2001 年研發出24 元環的「清華大學1 號(NTHU-1)」後,王素蘭開始專研奈米孔洞材料,在無鑭螢光粉和晶形奈米孔洞合成與結構上的突破,被視為材料合成科學上的重要里程碑。
「化學的魅力,在於可以創造新的物種。」從清華大學1 號,到第一個具有有機無機複合骨架的類沸石結構等一系列以清大為名的研究,都是透過金屬磷酸鹽創造出不同的孔洞結構,做為淨化、感測、顯影等不同應用的基礎。尤其,透過不含鑭系金屬的化合物螢光粉,如:可放黃光的NTHU-4Y, NTHU-6、綠光的NTHU-7、紅光的NTHU-9 和白光的NTHU-4W,將為照明產業帶來新的技術應用;雙孔洞結構的NTHU-8,因具有顯著的氫氣吸附功能,更成為儲氫材料的關鍵技術。但對王素蘭來說,應用面為何,卻不是她最關心的。
「理科的人,如果下了一顆蛋,就急著去想要怎麼賣掉這顆蛋,不僅會很痛苦,也會扼殺團隊對未知的好奇與摸索。」一句話,點出基礎科學的重點。
王素蘭是個好奇心十足的人,採訪過程中,看著攝影師打開柔光罩,更即興的對學生來個隨堂考:「柔光罩的原理是什麼?除了攝影的用途外,是不是可以拿來改善顯微鏡直射性強的問題,還有沒有同學想到其他用法?」對探究真理的堅持與熱忱,王素蘭不僅為清大基礎科學創造豐碩的研究成果,也讓她總是充滿活力,外表讓人難以想像她已年過六旬。

始終如一的熱情

「熱情是很重要的,可以讓你守得住寂寞,扎實的打好基礎。」王素蘭坦承,由於臺灣的化學界以分子研究為主流,有興趣投入結晶學研究的學生少,剛到清大時連研究人力都不夠。到清華十年以後才有穩定的博士生來源。
「早期跟著我的博士生,都十分孤單辛苦,所以NTHU-1 的命名,本來想以當時的研究生林嘉和為名,後來學生謙讓,才決定以清華大學為名。」
王素蘭說,1986 年從美國Exxon Research&Engineering Co. 回到臺灣,進入清大化學系時,原本做的是粉末繞射波形分析的研究,1992 年為了吸引學生,才轉型做晶體結構的合成。「一開始學做合成,也是跌跌撞撞的,幸好1993 年得到當時國科會出國進修機會,並與同行切磋,得到一些協助,才能漸入佳境。」王素蘭分享,當年如果不是從非線性光學材料為初衷,就不會深入瞭解金屬砷酸鹽的結構化學,後來因金屬砷酸鹽有毒,發展受限,才轉向金屬磷酸鹽領域,也才發現孔洞的存在,過程可謂一波三折。
「就算是挫敗,也是一個重要的過程。」王素蘭強調,即使是失敗的研究,也是一個施力點,從經驗中搭建下一個研究主題。目前,王素蘭的研究團隊除了在國際奈米超大孔徑金屬磷酸鹽合成領域領先全球,屢獲國際期刊肯定,同時也整合了清大材料工程學系、化學工程學系、工程與系統科學研究所奈米材料組、奈米工程與微系統研究所等,聯手成立奈米研究團隊,更將研究成果與單晶繞射儀等資源,分享給國內產學研各界。
「基礎科學的成果,本來就應該是開放的,甚至主動去服務更多人。」事實上,除了高端研究的分享,王素蘭對於化學科普的推廣也不遺餘力。王素蘭指出,缺乏化學常識不僅會造成恐慌,也讓商人有趁機哄抬價格的空間。「我常跟學生說,比起有機蔬菜上的蟲卵和毒液造成的風險,農藥殘留的問題反而是好解決的,農藥的問題在於施作不當,不應該一竿子推翻。」王素蘭說,化學常被過度污名化,很多人因為化工廠排放的污水臭,就認為化學加工一定不好。事實上,許多物質在單一成分時是有毒,或有臭味的,但當不同成分鏈結在一起時,就是完全不同的物質了。
「會造成危害,是人為因素,不是物質本身的問題。就像砒霜在少量時是止痛劑,劑量一多就成為致命毒藥一樣,是人們缺乏正確的使用常識造成的。」王素蘭說道。鼓勵女性投入科學研究身為傑出的女性研究人才,2013 年獲選傑出女科學家時,王素蘭曾感性呼籲:「女性應該多走進科學研究,因為工作時間彈性,更適合女性兼顧家庭和工作。」王素蘭分享,自己的孩子幾乎是和眾多研究計畫一起成長的。「通常是回宿舍把小孩安頓好,哄睡後,再回到研究室工作到凌晨1、2點,等每位同學回家才下班。」在男性人數佔壓倒性勝利的理工科中,王素蘭卻認為,女性從小被要求要周延、細心、分擔更多生活事務的特質,是很適合從事科學研究的。「尤其是化學,因為化學的領域很廣,也有很多分支,發揮空間是很大的。」
也因此,在王素蘭的研究室中,就有過半是女性同學。坦言自己年輕就不是愛打扮的類型,但現在卻常以保養品為例,為可接觸到的女性上一堂簡易的化學課。「讀懂化學,就不必再花冤枉錢去買昂貴的保養品,知道任何保養品都只能達到皮膚表層,就知道補充蛋白質,保持好的生活習慣,隨時保持樂觀的心態,才是最好的保養方式。」王素蘭說道。

穩扎穩打、開放思考

回臺教了35 年的書,接觸過不同世代的年輕人,王素蘭始終認為,年輕人的潛力是很大的,端看怎麼組織團隊,怎麼引導他們。王素蘭分享:「比起我們當年是苦幹實幹累積下來的,現在的年輕人從小接觸的資訊更多,軟實力其實是更強的,通常我只要給學生目標,他們找到的方法常讓我驚艷。」但她也提醒,有些基本的原則是不變的,她常提醒學生年輕時只管勤快學習就對了,慢慢的就會生出紅利,發現這些基礎學習的力量。「尤其現在流行速食文化,學生的頭腦也更活,反而更要提醒他們慢下來,不要求快,要一步一步紮根。」王素蘭說道。而在教學上,王素蘭也常向學生強調,不要追求「正確答案」,而是要從各種角度思考。「選擇題只會訓練出作答技巧,僵化思考模式,應該用更開放的方式引導學生建構自己的思維模型。」

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