豐富多彩的現實世界，科學家們“刨根問底”的方式之一，就是進入材料越來越細微的微觀世界，試圖去“看”清材料的內部結構。“簡單來說，我們的工作就是要追求‘眼見為實’。”王勇說。(EMBA招生：emba.22edu.com/embazhaosheng/)

    

    “同是由碳元素組成，鉆石為什么這么硬，鉛筆芯（石墨）為什么這么軟，就跟它們的微觀結構有關。” 一般來說，材料的性能是由其微觀結構決定的。但人體的肉眼只能看到約0.1毫米的尺度。再小，就需要用到光學顯微鏡。它的“可見度”約0.2微米（1微米=0.001毫米）左右，能看清某些細胞的微觀結構。掃描電子顯微鏡的誕生，則把材料的研究推到納米量級，科學家們可以直接觀測到材料表面的納米量級的形貌變化。掃描電鏡只能研究材料的表面結構，要深入“透視”材料內部的微觀世界還得借助于透射電子顯微鏡，這種高端電鏡的分辨率一般為2埃米左右。但這仍然無法滿足“野心勃勃”的科學家的需求，最新一代的“眼鏡”——球差矯正電鏡分辨率可以達到0.5埃米左右，科學家可以在原子級別研究材料的微觀結構及其對性能的影響。”一納米相當于一根頭發絲橫切面的六萬分之一，而埃米僅僅只有納米的十分之一。

    

    在浙大電鏡中心，有一臺全國高校第一臺引進的具有原子級元素分辨能力的球差矯正電鏡。“一般的光學顯微鏡有凸透鏡和凹透鏡，可以相互組合消除球差，而一般的透射電鏡只有電磁凸透鏡，那我們就需要采用特殊的‘矯正’方法。”如此一來，“看”就變成了一個技術含量很高的事情。此外，以往的透射電鏡是在真空的環境下觀察材料，電鏡中心購置的全國第一臺“環境透射電鏡”則能引入真實的氣體和壓力環境，以了解材料在實際的服役條件下的真實屬性。 “球差矯正電鏡”和“環境透射電鏡”正是王勇的“當家武器”。

    

   

    

    王勇專注研究的材料之一，是化工和太陽能領域應用廣泛的催化劑和熱電材料。“如何提高催化劑活性，這就要到微觀結構里去找線索。”王勇說。鉑Pt、鈀Pd等這些常見的金屬顆粒催化劑，催化劑，最早都是以納米顆粒的形式出現，后來，科學家發現這些材料被制備成特定的形狀后，催化效果更好。“現在的研究目標，主要集中在真實環境中、原子尺度下研究各種表面的催化機理，探索提高催化活性的新途徑。”王勇說，“如果這些研究能應用于現實，將大大提高能源工業的效率。”

    

    2013年5月，國際著名學術期刊Nano Letters上發表了張澤院士和王勇教授指導的博士生姜穎在拓撲絕緣體/熱電材料的結構、缺陷分析上取得的重要進展。文章首次在原子級別上報導了Bi2Te3, Sb2Te3等拓撲絕緣體/熱電材料的微觀結構，揭示了Bi2TexSe3-x (x=0-3)“三元”體系的層間化學成分的演變，發現一種新的7層結構并證明了其堆垛順序；并研究了三元體系的演變機制及7層結構缺陷的能帶性質。這一工作對有效調控拓撲絕緣體/熱電材料的物理性能有極大的指導意義，為該體系材料在拓撲絕緣體及熱電等方面的應用起到了積極的推進作用。“研究的關鍵，是我們摸索出了一種特殊的‘刀法’，用這種刀法 ‘切’出的材料，再加上先進獨特的球差矯正電鏡就能清晰的看到一個個原子的排布結構。”王勇說。

    

    材料領域，其實有很多與企業合作開發新材料的機會，但王勇目前還“不感興趣”，他目前對自己的要求是，先在實驗室“悶”幾年，基礎研究做深，再考慮做產業和行業技術轉化的事。“我希望通過5—10年的時間，在基礎研究上取得一些突破，這樣學術的整體水平和潛力才能提升。”在這方面，王勇說自己在澳大利亞昆士蘭大學的合作教授逯高清院士和美國加州大學洛杉磯分校的合作導師王康龍教授都是很好的榜樣。王教授70多歲高齡還堅持在實驗室做基礎研究，同時他在產業上又有產生了很好的影響力。”