同济大学光学夏令营:一场光与智慧的研学之旅

学海知行,创见躬行

2025年7月28日至8月1日,上海存志高级中学的学子们走进同济大学光学实验室,分A、B两组展开了一场关于二维晶体的深度科研实践。

实践心得,成长印记

在本次活动开始前,我便对二维材料有浓厚的兴趣和浅薄的了解,这次同济大学光学夏令营,让我得以一睹其真容。

几天的时间里, 我们简单但系统地了解了二维材料的性质特点与制备方法,并学习了如何使用光学显微镜初步识别薄二维材料。之后,我们便有机会自己实践,以“撕胶带”的方式制备石墨烯薄膜二维材料。

撕胶带,听起来容易,实际上要考虑诸多的因素。不仅要避免薄膜在按压和撕取过程中的破碎,也要尽量使获得的膜足够薄。将完成品贴于硅片上时,也绝对不可以用手触碰硅片表面。这便是真实科学研究过程中需要无比严谨的特点。

而之后,我们学习了原子力显微镜测量薄膜厚度的方法。仪器是极度精密的,在每一步操作时都必须极度规范和小心,避免数据不准与仪器损坏。

这次夏令营活动是一个难得的机会,让我们得以接触到二维材料这一性质独特且应用广泛的尖端技术,也得以了解未来大学中的实验过程,这都让我收获颇丰,受益匪浅。

——2023级 汤懿程

在同济大学触摸二维材料与异质体,指尖的轻薄下藏着震撼。单层原子构成的薄膜,透光却比钢铁坚韧,这种矛盾感恰是微观世界的魅力。这些材料比纸片还薄,却有很多特别的本事。比如单层的石墨烯,比钢还结实,导电性还好。

把不同的二维材料叠在一起,就成了异质体,性能会变得更厉害。老师用显微镜给我们看它们的结构,像微观积木般叠着一层层透明的薄片。实验室里,用胶带反复剥离石墨获得单层材料的过程,让我读懂“大道至简”——那些颠覆产业的突破,或许始于最朴素的尝试。

实验室里,原子力显微镜下的晶格像精密织锦,镊子夹取时的屏息凝神,让我懂了“纳米级”不仅是数字,更是对耐心的极致考验。亲手操作时,才知道研究这些材料不容易,要特别小心。这种从微观探索到宏观应用的联结,让我对材料科学有了更鲜活的认知。

——2023级 蔡子言

在同济大学触摸二维材料与异质体的瞬间,仿佛触碰到了物质世界的另一重维度。单层石墨烯在光学显微镜下泛着淡紫色的涟漪,比头发丝细千倍,却能承受钢的百倍强度;而将硫化钼与石墨烯堆叠成的异质体,电子在界面间的跃迁速度,竟比传统半导体快出数倍。

实验室里,用胶带反复剥离石墨获得单层材料的过程,让我读懂“大道至简”——那些颠覆产业的突破,或许始于最朴素的尝试。当老师演示异质体在场效应晶体管中的应用,屏幕上跳动的电流曲线,分明是未来芯片、柔性电子的心跳。

这些只有几个原子厚度的材料,藏着改写能源、医疗、信息领域规则的密码。它们让我明白,科学的浪漫不在于宏大叙事,而在于对“微小”的极致探索。走出实验室时,夕阳为教学楼镀上金边,我忽然懂得:真正的创新,永远诞生于对现有边界的温柔叩问。

——2023级 宋子君

从小生活在同济大学旁边,我耳濡目染于这座学术殿堂的氛围,对这次实践充满了憧憬。走进校园,浓厚的学术气息让我倍感亲切,而实地参观实验室的经历更让我受益匪浅。

在光学实验室,我观察了各种精密的光学仪器,了解了它们的工作原理和应用场景。最令我兴奋的是亲手制备二维晶体的实验,在哥哥姐姐们的指导下,我小心翼翼地操作设备,成功完成了实验。他们的讲解细致入微,不仅让我掌握了知识,更激发了我对科学的浓厚兴趣。

这次实践让我深刻体会到理论与实践结合的重要性,也让我对未来有了更清晰的规划。我会以更坚定的脚步迈向科学之路,将同济“同心同德同舟楫,济人济事济天下”的校训铭刻于心间。

——2023级 王震屹

在这次光学夏令营中,我深刻体会到了科学探索的魅力与挑战。当我第一次在显微镜下观察到单层石墨烯时,那种发现新世界的震撼至今难忘。透明的单原子层材料竟然蕴含着如此惊人的物理特性,这让我对微观世界的奇妙产生了前所未有的敬畏。

实验过程中,机械剥离法的简单与精妙形成鲜明对比。看似粗糙的胶带剥离,实则蕴含着对材料特性的深刻理解。每一次剥离都像在探索未知,成功制备出单层石墨烯时的成就感难以言表。这让我明白,科学研究既需要大胆尝试,也需要细致观察。

通过这次研究,我不仅掌握了材料表征的基本技能,更重要的是培养了科学思维。拉曼光谱分析中峰形的变化、显微镜下对比度的差异,都在诉说着材料的故事。我学会了从细微现象中发现规律,这种能力将伴随我未来的科研之路。

这次经历让我认识到,科学发现往往源于对常规现象的深入思考。石墨烯的发现启示我们:突破性创新可能就隐藏在日常事物之中。我期待未来能在二维材料领域继续探索,为材料科学发展贡献自己的力量。

——2023级 韩明翾

在本次夏令营活动间,我参与了丰富的实践活动。同济大学的学长们带我们参观了精密光学实验室,接触了超快激光器、光学相干断层扫描(OCT)等先进设备,介绍光学实验室最近研究的课题内容,并且让我们亲手制作了石墨烯样本,借助计算机和显微镜观察到了样本成像。

这次实践让我明白,光学研究既要严谨的理论支撑,更需动手操作的耐心。与来自各地的同学交流探讨时,不同的思维方式也给了我很多启发,这段经历为我今后的光学学习奠定了坚实基础。

——2023级 李开来

在本次夏令营中,我参观了同济大学光学馆,重点学习了二维材料的前沿研究与实验应用。通过导师讲解,了解到二维材料(如石墨烯、二硫化钼)因其独特的电学、光学特性,在新型光电器件、传感器等领域具有革命性潜力。

在实验环节,我参与了二维材料的制备演示,观察了撕胶带法制二维材料的操作流程并进行了实践,并通过光学显微镜来观测了材料的图像。实验过程中,老师强调了材料厚度对光电性能的影响,并展示了如何测得材料厚度的实验模拟。

此次研学不仅深化了我对纳米材料科学的认知,更激发了对未来光电技术发展的探索兴趣。

——2023级 刘梓渝

在这个暑假,我有幸参加了同济大学光学院的研学活动,通过参观实验室、聆听大学学长讲座、参与光学实验,我对光学技术有了更深入的了解。最让我印象深刻的是利用胶带从石墨烯中剥离出单层或少层的石墨烯碎片实验,并通过原子力显微镜观察这类二维材料的性质,朴实的研究方法体现了科学的巧妙与严谨。在了解各类光学前沿技术后,我深感科技对未来社会的重要作用。学长们严谨的科研态度和学院浓厚的学术氛围让我备受感触,让我开阔了眼界,点燃了我对科技的热爱。

——2023级 周子健

在本次光学夏令营中,我们深入学习了石墨烯的制备与表征技术。通过机械剥离法,我们尝试制作二维石墨烯材料:首先利用特殊胶带反复剥离石墨,再将薄层转移至硅片基底,最终获得可能的单层石墨烯样品。随后,我们运用原子力显微镜(AFM)测量其厚度,观察纳米级表面形貌,并分析层数。

实验过程中,我不仅掌握了机械剥离的操作技巧,还了解了AFM的工作原理及数据分析方法。虽然初次制备的石墨烯样品质量有待提高,但这次实践让我深刻体会到二维材料的独特性质及科研的严谨性。此外,与团队协作解决问题的经历也让我受益匪浅,激发了我对光学与材料科学的进一步探索兴趣。

此次研学既锻炼了我的动手能力,也增强了对前沿科技的理解,收获颇丰。

——2024级 洪椿灵

短短几天在同济大学光学夏令营的探索,为我推开了一扇通往“光”之奥秘的大门,内心满是震撼与收获。

走进那些只在课本上见过的尖端光学实验室,亲手触摸精密仪器进行实验,每一次动手都让我心跳加速。与我原想的不同,光学馆主要研究的方向是二维材料,学长老师们用深入浅出的讲解,虽然有许多让我一名高中生还有些疑惑的地方,但也让我真切感受到二维材料在现代科技的前沿应用。最难忘的是我亲自观察到我自己用“撕胶带”法将石墨撕成的石墨烯,那种激动简直无以言表。

人眼无法看见的二维材料,折射的不仅是激光器发出的光,也是人类科学技术前行的方向。让我对在前沿科技默默努力的研究者们表示最大的敬意!

——2024级 方佑元

此次同济大学光学实验室的夏令营之旅,让我们深刻感受到科学的魅力与创新的力量。未来,我们将以此次收获为起点,在探索与求知的路上继续前行!

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