【编者按】为深入贯彻落实学校第十六次党代会精神，开展好“自信自强、奋楫卓越”主题宣传，全面弘扬“领军”文化，展现广大教师在教书育人、科研攻关、服务国家战略中的良好精神风貌，定格师者荣光，彰显榜样力量，党委宣传部特策划推出《领军∙师者星辉》专题，致敬坚守育人初心、勇担强国使命的“领军人”。

你敢信吗？因一只墙上爬行的壁虎，给困扰全球科研界多年的石墨烯解理难题带来灵感；因公园里随手捡的几片芦苇叶，能推翻学界公认十几年的传统认知；纳米级的材料褶皱，竟能关联起青藏高原的山脉形成与资源分布？

这些听起来近乎天方夜谭的跨界奇迹，不是凭空而来的科幻想象，而是北京理工大学前沿交叉科学院黄元教授，用十余年坚守与求索写就的科研答卷。获评中国科协“中国十大科技新锐人物”的黄元，手握中国电子学会自然科学奖二等奖、日内瓦国际发明博览会银奖等荣誉，发表SCI论文170余篇、被引超万次，主持多项国家级重点项目。这位在二维材料领域深耕多年的学者，善于从生活细微处捕捉灵感，为科研之路点亮明灯。

第一站：路边墙角，从壁虎身上解锁石墨烯“密码”

2011年，高质量单层石墨烯率解理极低，是横亘在全球二维材料领域面前的瓶颈，无数顶尖科研团队耗费数年攻关都未能实现突破。初出茅庐的黄元，也在无数次实验失败后，陷入了一筹莫展的境地。

转机出现在一次路边等车的间隙。黄元无意间注意到一只在墙壁上快速爬行的壁虎，他发现即便在光滑陡峭的表面壁虎也能实现爪子与墙壁的稳稳贴合与瞬间轻松剥离。一个念头如闪电般划过脑海：壁虎爪子与固体表面的吸附、脱附机制，与撕取单层石墨烯的原理，似乎有着异曲同工之妙。

他一头扎进实验室，查阅相关文献，发现了壁虎爪子纤毛 “积分吸附、微分脱附” 的底层秘密，并由此推测界面作用距离可能是制约石墨烯解离的关键因素。经过无数次方案调整与实验验证，黄元最终开创性地破解了高质量单层石墨烯的解理难题，将制备效率一举提升至近100%。

这一突破不仅攻克了全球二维材料领域的制备难题，更让黄元确立了贯穿整个科研生涯的核心方法论：于微末处洞察机理，于跨界间贯通本源。在外界看来，这是天降的灵感与运气，但只有深耕者明白，能从一只壁虎身上读懂科研密码，从来不是偶然，而是千百次实验深耕后，对科学规律形成的极致敏感。大自然把答案藏在万物细节里，只等有心人伸手摘取。

第二站：城市公园，从芦苇叶中窥探亲疏水奥秘

壁虎带来的跨界灵感，并非黄元科研路上的个例，而是他一以贯之的科研思维方式。他最令人称道的一次“向自然取经”，是用几片稀疏平常的叶子便澄清了表面科学界多年的认识误区。在一次石墨烯解理实验中，黄元偶然发现，等离子体处理能让衬底呈现超亲水特性。在场的科研人员都只将其当作一个普通的实验现象，唯有黄元死死抓住了这个被所有人忽略的细节，瞬间联想到了自然界中荷叶、芦苇等天生具备超疏水特性的植物叶片——这些天然材料经过等离子体处理后，是否也会发生亲疏水性的反转？

黄元采集水稻叶片样本

有了猜想便立刻行动。他带着学生到北京的紫竹院公园、海淀公园，在湖边收集荷叶、芦苇、水稻叶片，带回实验室开展氧气等离子体处理实验。这场足以改写表面科学认知的实验，全部材料成本加起来还不到一杯奶茶钱。

实验结果不仅完美验证了他的猜想，更带来了颠覆性的科学发现：影响材料表面亲疏水性的核心要素，从来不是公认的表面微纳米结构，而是材料本身的极性；当可逆的改变表面极性时，便能够可逆的改变荷叶、芦苇叶等表面的亲疏水性。这一结论，直接澄清了学界几十年以来的认识误区。当实验数据最终印证猜想的那一刻，黄元笑得像个孩子：“你看，大自然早就把答案写在了叶片上。”最终，这项成果发表在表面科学领域国际顶刊《Langmuir》上。

当被问及这项研究的灵感来源时，他回忆道：自己从小在农村长大，幼时常去荷塘采莲子，早在幼儿园时期就对“荷叶为何能托住晶莹水珠”充满好奇。如今，这个萦绕多年的疑问终于被他解开。谈及成果应用，黄元则表示该研究与中国农业科学院、中国农业大学合作完成，核心是通过高效调控农作物表面亲疏水性推动农业革新。其中，等离子体技术若能规模化应用于水稻、花生及部分蔬菜的病虫害防治，可大幅减少农药用量、提升利用率，为我国粮食安全生产与食品安全开拓新路径。

黄元用一次耗材不到10块钱的实验告诉我们：科研最珍贵的，是不忽略任何一个细节的眼睛，和不盲从固有认知的勇气。真理永远藏在细节里，而大自然，永远是最慷慨的出题人。

第三站：西藏无人区，从纳米褶皱读懂山河大地的脉动

从壁虎纤毛的微观结构到荷叶表面的超疏水特性，黄元在交叉科学领域不断突破学科边界，他的科学野心远不止于此——他试图在纳米级二维材料与地球宏观地质之间，架起一座贯通微观物理与宏观规律的桥梁。

在一次石墨烯研究中，他敏锐捕捉到多层石墨烯褶皱处仅0.1纳米层间距增加的细节，跳出材料和物理学科壁垒，借助勾股定理证明层状结构褶皱空间增加的普适性，并指出这种层间距的增加在地壳等宏观体系中可以为流体提供更容易流通的“脉络”。基于此，他将这套微观形变机制与宏观地球山脉形成、资源分布规律关联，提出“地球脉流猜想”。

黄元在西藏收集氦气，检验地球脉流猜想

消息一出，质疑声纷至沓来，“二维材料和地质研究完全是两码事，没必要冒险”“跨学科跨到这份上，纯属哗众取宠”……无数人劝他放弃，别在不熟悉的领域碰壁。但他始终坚信科学探索本不该“自我设限”，只要是真问题且有价值就值得探索。为验证猜想，2021年他带队远赴西藏，在海拔5000多米的无人区跋山涉水，于滚烫热泉中采集气体样本，在崇山峻岭间实地勘测，以一步一个脚印的实地工作支撑科学判断，在微观物理与宏观地质间搭建起严密逻辑链条。最终，黄元在热泉气体中检测到高浓度氦气，为我国氦资源开发利用提供了新视角，也让微观与宏观的跨界探索照进现实。

团队里的青年教师曾感慨：“我们总困在自己的学科壁垒里，不敢越雷池一步，黄老师却能从最微观的物理现象里，推导出宏观地质运动的底层逻辑。这种穿透性的洞察力，本质上是他永远以真问题为核心的科研态度。”真正的前沿探索，从来都没有画地为牢的边界。敢闯别人不敢进的无人区，敢走别人不敢走的路，才能看到别人看不到的风景，才能开辟出属于自己的创新赛道。

第四站：国之重器，牵住自主创新的“牛鼻子”

从纳米级的石墨烯褶皱，到千里之外的青藏高原，黄元的跨界探索，从来都不是哗众取宠的噱头，而是始终锚定国家需求的硬核攻关。他深耕多年的二维材料领域，正是卡住我国重点领域产品发展的关键命门。

黄元参加会议

2020年，他从生物领域DNA片段的组装原理中获得启发，找到了金原子与硫原子之间的微妙结合方式，研发出“普适性金膜辅助解理技术”，成功实现数十种层状材料的高效、大面积制备，如今这项技术已经成为行业内的标准方法，为我国二维材料研究和重点领域产品的发展筑牢了底层基础，牢牢牵住了高端制造的“牛鼻子”。

面向未来，他的目标依旧清晰：深耕二维材料解理技术，全力突破大尺寸层状半导体单晶制备瓶颈，瞄准未来电子器件的变革需求，为国家科技自立自强筑牢底层基础。黄元曾说，最持久的科研动力，源于将个人兴趣与国家命运紧密相连的使命感。真正的科研，从来不是追着国际热点跑，而是盯着国家的需求走，把个人理想融入国家发展大局，这条路，才能走得更稳、更远。

第五站：三尺讲台点燃火种，教年轻人找到科研的“真问题”

大学物理实验课

闯过无人区后，黄元更希望带领更多年轻人找到属于自己的科研课题。在实验室，他是敢闯敢拼的科学家；面对学生，他更是有温度、有格局的引路人。“寻找真问题的能力，是研究生培养的第一要义。”这是黄元在育人过程中始终坚守的准则。他摒弃“导师定题、学生执行”的单向灌输模式，自研究生入学第一天起，便带着学生参与前沿学术研讨，在长期积累与观察中，引导他们练就捕捉核心科学问题的能力。

黄元给学生赠送名人传记

很多学生初入实验室时，常因科研焦虑而畏缩：怕意外、怕失利，尤其怕实验数据偏离预期。黄元总会开导：“实验中偏离预期的现象、难以复刻的结果，乃至暂时失利的尝试，并非科研弯路，而是理解科学本质、锤炼科研思维的鲜活教材。”

在传授科研方法之外，黄元始终将家国情怀培养置于育人首位。他爱给学生赠名人传记，时常勉励：“我国必将建成世界科技强国，青年科研工作者要勇挑大梁、敢担重任，把个人理想融入国家发展大局。”

除繁重的科研与教学任务外，黄元每年还积极投身中小学科普活动，将前沿科学发现与自身科研感悟分享给朝气蓬勃的孩子。在他看来，这正是培育中国科研未来的土壤——“未来中国必将为人类科学进步与科技发展贡献更多力量，我们要通过科普滋养这片土壤，孕育未来的‘科学家’种子。”

黄元团队近期发表的疏水叶片亲润性机理研究的成果

团队成员刘冠初总说：“黄元老师的心里装着科学，装着学生，装着国家的科技发展，却常常忘了自己。”他经常在实验室熬到深夜，不是打磨学生的论文，就是推演实验方案，大家劝他早点休息，他总说：“基础研究等不得，人才培养慢不得，国家的科技发展，需要我们一步一个脚印往前赶。”

科研的传承，从来不是论文和数据的传递，而是思维的点燃，精神的延续。黄元带给学生的，从来不是一套固定的实验方法，而是敢闯无人区的勇气，是向真理求索的初心，是心怀家国的使命感。而这些被点燃的火种，终将在未来，长成中国科技的参天大树。

初心如磐，步履不停。

黄元曾说过：“最高的科学想象力，根植于最扎实的基础与最广阔的视野；最持久的科研动力，源于将个人兴趣与国家命运紧密相连的使命感。”

从路边的壁虎到公园的荷叶，从深夜的实验室到西藏的无人区，从纳米级的微观材料到国之重器的某重点产品攻关，黄元用十余年的坚守，走出了一条独一无二的科研之路。这不仅是他人生最鲜亮的底色，更照见了中国新一代科研工作者的模样——敢闯无人区，敢啃硬骨头，能在微观世界里深耕不辍，也能在天地万物中汲取智慧，更能把个人的理想，写进祖国科技发展的壮阔征程里。

而这份扎根大地、心怀家国的科研精神，正是中国科技不断突破、持续创新、生生不息的底气所在！