深度好文 影响因子56.0,复旦研究生学霸这样“玩”科研

 

这个暑假,在以“未来能源与可持续基础设施”为主题的2017青年全球治理创新设计大赛(YICGG)中,彭博及其团队脱颖而出,在初赛中得到最高分,获评“Most Innovative Team”,前往哈萨克斯坦阿斯塔纳参加决赛。...

“所谓大国工匠,既要能在自己的领域里默默耕耘乃至有所突破,更要敢于怀揣梦想,并且有能力用自己的专业知识把梦想变为现实。我希望可以将科研成果投入应用,造福更多的人口。”


若说这样的感悟出自一名20出头的研究生,似乎“口气很大”。但复旦大学信息科学与工程学院光科学与工程系2016级硕士研究生彭博不仅这么说,也正这么做,身体力行将象牙塔里的实验室与国际治理的舞台对接起来。

这个暑假,在以“未来能源与可持续基础设施”为主题的2017青年全球治理创新设计大赛(YICGG)中,彭博及其团队脱颖而出,在初赛中得到最高分,获评“Most Innovative Team”,前往哈萨克斯坦阿斯塔纳参加决赛。决赛期间,彭博本人也被评为“Best Performance Player”,向参会的32国青年展示了复旦学子的风采和中国青年造福人类社会的志向。

 ▲彭博在YICGG比赛中
这支由彭博组建的团队拥有不同学科背景,团队成员在光伏、热电、咸水淡化/发电、锂电池、可穿戴能源设备、智能机器人和微型卫星等领域的研究成果,与中亚地区的气候、地理特点相结合,一系列新能源利用系统被设计出来。

作为一名理工科学生,彭博在从事新能源领域的研究时更关注如何提升能源使用效率,而参加YICGG的经历带给他新的视角:任何一项科技创新,都要让尽可能多的人口(考虑不同地区、不同阶层等)从中受益。“这次经历会让我在今后的科研中不断提醒自己:Who are we not designing for? Can our design impact upon all lives?”

在参观以“未来能源”为主题的阿斯塔纳专题世博会时,彭博看到了世界各国在新能源领域的最新进展,收获了科研灵感:“比如波兰馆展示了石墨烯的生产工艺,以及其作为高效燃料的前景。我考虑回来以后就趁暑假开始研究这些材料在极端条件下的物理化学性质。可以通过最先进的计算机技术,模拟在高温下石墨烯的能量输运和转换,从而探索什么样的构型可以实现低碳排放。”

▲彭博演讲
而就在前不久,彭博的科研论文《IV族V族二维材料中结构起伏在热输运中的多因素竞争机制》("The conflicting role of buckled structure in phonon transport of 2D group-IV and group-V materials")作为封底文章发表于Nanoscale(英国皇家化学学会旗下一区SCI杂志,影响因子7.76),这是彭博以第一作者身份发表的第十篇SCI论文。

该文聚焦于元素周期表中的IV族和V族元素形成的二维结构的热传导问题。传统上认为,如果二维材料是平的,那么导热会很快;如果二维材料有周期性起伏,会让传热变慢。这就好比公路越平,汽车开的越快;如果路面不平整,汽车就会很颠簸。然而研究证明事实并非如此,如果周期性起伏特别大,有时会促进导热,就好比颠簸的路面上汽车反而开得更快了。彭博将这一发现归纳成一个简洁的对称性公式,既解释了为什么平整的材料有助于传热,又解释了为什么加剧不平整性同样有助于传热这一反常现象。



▲ 图为彭博设计的杂志封底图,八种新材料置身于竞赛场比谁散热快,背景参考了古罗马建筑屋大维娅廊柱,古典元素与现代感并存。

2016年至今,12篇论文在SCI期刊上发表,其中第一作者论文10篇,累计一作影响因子56.0,总引用迄今已超过160次(他引率90%以上),3篇论文入选ESI数据库物理类、化学类和材料类高被引文章……亮丽的成果数据背后是什么?就让小编带你走近彭博的科研世界。
▲ 右一为彭博


科研“小透明”种下的种子
2014年,还是一名大三科研“小透明”的彭博加入信息科学与工程学院副教授张浩课题组,由此开始了他的科研之旅。进组初期,张浩就给彭博一新一旧两个研究方向供其选择,他毫不犹豫选择了二维材料热输运这个全新的方向。张浩也在课题组中戏称彭博为“我们为新方向种下的一颗种子”。
研究全新的方向,光有热情是不够的,更需要坚实的基础。作为“新手”,彭博的知识储备显得严重不足。为此张浩给彭博列出一长串需要选修或旁听的课程,并写下一整页的书单。在接下来的日子里,几乎每天都将彭博叫到办公室,进行短则一刻钟长则两小时的讨论,甚至双休日也不例外。导师的精心培养也得到了积极的反馈,整个大三期间,彭博可谓是废寝忘食,选修旁听了很多相关课程,每周平均课时超过了40学分。他还放弃了寒暑假的休息,几乎一整年有效工作时间保持在每周100小时以上。

▲彭博与导师张浩


在夯实理论基础的同时,彭博也不忘关注科研发展最前沿的问题。当时,国内外对二硫化钼热学性质的理论预测和实测数据相差5倍,这一现象引起了彭博的兴趣,他想探索为什么理论和实验数据相去甚远。彭博首先猜想是同位素的原因,但经过理论计算后,发现同位素对热导的影响不到10%,而且随着温度升高同位素的影响会更小。尽管尚未找到答案,但这部分实验工作排除了一个假设,并非一无所获,于是导师张浩鼓励彭博先把结果写出来。师兄手把手传授写作技巧,彭博自己也冲劲十足,只用一个月就完成了初稿。然而,好的科研成果不仅需要速度,还要经得起打磨。这篇文章便是导师的指导下修改了整整48次才定稿。彭博的大三下学期,也几乎完全花在这篇文章的推敲与琢磨上。

2015年是国际光年,也是爱因斯坦在《物理年鉴》(Annalen der Physik)发表狭义相对论110周年。彭博想把工作投给《物理年鉴》,这个想法得到了张老师的大力支持。一个月后审稿结果反馈,让彭博沮丧的是,两个审稿人提了整整3页共20多条修改意见。张浩鼓励彭博不要气馁,在修改过程中把条理梳理清楚。师生二人寒假日夜奋战,终于在春节前完成了10页纸近5000字的答复,重新投稿。最终文章顺利被《物理年鉴》接收,于2016年3月正式发表,并最终入选2016年6月的封底文章。

这篇文章的发表,让彭博第一次感到成为一名真正的科学家并非遥不可及。这也彻底激发了彭博的学术热情,在往后的一年多时间里,彭博努力工作,日夜拼搏,在导师和合作老师的指导下,完成了二维材料热输运领域一系列创新性工作,陆续在国际知名的学术期刊发表十余篇重要文章,这些期刊包括 Nano Energy 、ACS Applied Materials & Interfaces、Nanoscale 、Journal of Materials Chemistry C 、Physical Review B 、Scientific Reports 、Journal of Physical Chemistry C 、Materials Research Letters 、Annalen der Physik 、RSC Advances 。导师评价这系列工作“很有可能成为二维材料热输运领域具有影响力的系统性工作”。

彭博的学术种子慢慢开始生根发芽了。
▲ 彭博的文章被《物理年鉴》接收,于2016年3月正式发表,当时恰好是爱因斯坦在《物理年鉴》发表广义相对论100周年(1916.3.20)。此文最终入选了2016年6月的封底文章。


成为学而不厌的科研人
作为初出茅庐的年轻学子,彭博最大的欲望便是求知——即源源不断的好奇心。正如他自己所言,“好奇激发浓厚的兴趣,当你面临未知世界,是选择勇于探索还是知难而退,其实反映了你喜不喜欢不确定性。我非常喜欢探索不确定性非常高的领域。”在本科期间,彭博选择了这一全新的研究领域——新材料的热传导。该领域对于课题组而言也是全新的,因此既没有现成的研究方法,也没有师兄师姐的经验可以参照,彭博只能在导师的指导下,在科研的路上“踽踽独行”。

正是这份对未知世界的好奇,使彭博成为一名科研人。彭博表示:“科研可以让我接触到创新的最前沿,可以通过我的观察研究、通过我和不同领域同行的交流,了解10年甚至20年以后世界有可能是什么样子,这令我感到兴奋。虽然很多科学研究最后并没有走出实验室,但这些研究给了我们一个愿景,就是未来有可能是什么样子,未来世界有哪些可能性。”这也是彭博最初选择踏上科研道路的原因。

然而,如何将科研成果转化成实际应用,仍是彭博在不断思考的一个现实问题,也是他寄予科研的最终目标。他曾多次提到,“我始终认为科研的目的不是多发paper,而是为了将成果不断推广,造福社会。成为专业素养精深、国际视野宽广的未来世界公民,是我对自己的人生期许。”如同歌德的《浮士德》讲述的故事一样,跳出书斋,用自己的行动去探索世界,追寻不同的人生体验,惠及全人类,才是人生的精彩所在。
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学生基本信息
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背景条件:
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毕业院校:
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