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李昇隆:窺探納米之美,跨越海峽圓夢突破關鍵技術,超分子組裝的無限可能志業教學科研,成長之路不忘師恩讨論激發創新,跨越海峽圓“獨立”科研夢專家簡介

作者:科學中國人scichi

從台灣到深圳,橫跨海峽。不同的城市不僅有相同的膚色,而且有着相似的飲食和文化。2017年,為了圓滿自主科研夢想,李一龍從台灣前往大陸,在中國創新充滿活力的城市深圳,開拓表面材料和分析化學的科學前沿。

兩年多來,李偉龍專注于納米薄膜材料的制備與分析,以聚乙酸功能基均苯及其結構衍生物為研究材料,在國際上和國内首次提出了多刺激協同控制表面超分子組裝結構轉換的概念,在超分子化學自組裝領域取得了重大突破。

從興趣中,喜悅在享受中,進入努力,瞄準遠方。對于李偉龍來說,進入應用化學完全是因為興趣,從事科研本身就是一種生活,探索超分子化學的前沿技術是一種生活的"享受"。是以,他總是在享受生活,熱衷于生活。

李昇隆:窺探納米之美,跨越海峽圓夢突破關鍵技術,超分子組裝的無限可能志業教學科研,成長之路不忘師恩讨論激發創新,跨越海峽圓“獨立”科研夢專家簡介

與學生合影

<H1級"pgc-h-箭右">突破關鍵技術和超分子組裝的無限可能</h1>

物質材料與人類生活和科技産業息息相關。近年來,超分子化學在日新月異的材料科學領域占有一席之地,無論是在基礎科學研究還是在實際應用中,探索與分子材料相關的研究課題都具有重要意義。

分子自組裝是分子作為建構物質的單元的新概念,一種自然的實體現象,現在已經演變成科學家創造材料的新政策。

控制超分子的自組裝行為并實作其潛在的應用價值是當今科學進步的重要前沿問題,《科學雜志》在2005年夏天提出了科學家未來25年将面臨的25大重要科學挑戰。其中,唯一與化學相關的問題是Service R.F.教授的"我們能把化學推向自我組裝的多遠?"。

2020年6月,李維龍團隊利用一系列實驗結果突破了超分子結構的核心問題。他們發現,通過添加少量高極性溶劑可以控制和加速超分子排列結構之間的互相轉換。這篇重要的科研論文發表在《皇家化學化學雜志》上,引起了世界化學和材料界的廣泛關注。

事實上,近十年來,控制分子材料組裝結構的手段不斷得到發展,一方面,從有機合成化學的角度來看,化學家緻力于合成具有超分子非共價鍵合力的分子單元,另一方面,從材料化學的角度來看,材料科學家通過使用不同的外部刺激或環境原因, 作為控制手段來操縱分子單元,進而進一步指導超分子組裝過程。

不容忽視的是,通過超分子化學的發展,通過合成化學制備的精密設計可以創造出數以萬計的分子類型,分子單元可以通過非共價鍵合法容易地形成,具有功能組裝結構的潛在應用價值,不同的分子組織結構可以導緻非常不同的材料性質, 分子為機關結構具有相當大的潛力,可以發展下一代高科技産業。

在超分子化學中,由于材料的組成及其聚集狀态可以直接影響材料的光、電、磁等性能,是以探索和發展精确調節微米級物質一直是材料領域的前沿,超分子組裝結構的突破性控制将導緻納米技術未來的推動。無論是國際性的還是國内的,這一學科對超分子結構的刺激性反應,都是該領域需要突破的關鍵技術,已經處于啟蒙階段。

李偉龍的團隊在這一領域取得了重要進展并發表了科研成果,獲得了國家自然科學基金面項目等資助,他們以"多刺激協同控制超分子裝配結構改造"為課題進行深入研究,旨在探讨協同效應(加成)效應對控制材料裝配結構轉變帶來的影響效益。

在數以萬計的分子體系中,研究表面超分子自組裝結構最具代表性的分子是那些以苯環為中心修飾上層系統間對稱鹽酸功能堿的分子。基于均苯曲安奈德及其結構衍生物的研究材料,李首先提出了多刺激共控面超分子組裝結構轉變的概念。在具體研究方法中,掃描隧道顯微鏡将在調節外部刺激變量的方向調節電場極性和圖像采集方面發揮作用。協同作用的原因是溶劑極性、添加劑、環境溫度和脈沖電位刺激。

李氏研究小組的實驗結果表明,共刺激可以提前達到操縱超分子組裝結構的效果。例如,基闆電極和溫度的共調節可以産生邏輯栅極型共誘導的超分子排列結構轉變。其機理可歸因于協同效應改善或抑制了質子的酸能基質子的解離速率,這反過來又影響了顯微鏡電場誘導的超分子結構轉換效率,催化或抑制了相變。

李偉龍團隊期望,多刺激共控超分子裝配結構轉換的研究成果将極大地豐富和完善刺激誘導超分子裝配結構響應理論,并在此基礎上建立一個新的超分子裝配技術平台。

<h1級"pgc-h-right-arrow">智業教學科研,成長之路不忘世恩</h1>

李從小就立志成為一名大學教師,與學生分享他的研究成果、科研思路、人生思路和興趣。在他看來,教師與其說是職業,不如說是"思想"。

納米技術與人們的生活息息相關,但肉眼看不見的納米材料可以産生強大的能量和效果。

李在台灣攻讀碩士學位時第一次接觸納米技術。從台灣中山大學化學神學專業畢業後,他以優異的成績進入台灣"清華大學"學習了一年,然後重新進入台灣大學化學研究所,由于實驗室建設而推遲了六個月。盡管如此,Lee還是花了兩年多的時間才完成博士學位。

他的博士生導師陳俊賢教授給他設定了一個明确的目标:兩年半後畢業,告訴他自己必須做什麼。在那短短的三年裡,陳俊賢像雕刻一塊玉石,訓練李維龍在各個方面的能力,包括科研概念、科技寫作,更重要的是,教他如何對待世人。陳俊賢的教學方法極大地影響了李玉龍,不僅加深了他從事"教師"職業的願望,也讓他在今後的教學和研究道路上傳遞了陳俊賢的精神和理念。

博士三年後,李彥宏繼續在台灣大學化學研究所與陳俊賢教授一起工作。從博士到博士後階段,他研究了超分子化學領域的"大咖喱"Steven De Feyter教授的著作,并渴望加入碩士的研究團隊,在表面超分子化學領域經驗和成長。于是他不安地聯系了德費特教授,給他寄來了履歷和求職信。令人驚訝的是,他的履歷和成就得到了De Feyter的認可,僅僅半小時後,他就收到了被雇用的人的回複。

2012年,李炳強進入比利時魯汶大學化學研究所,在瑪麗居裡大學擔任博士後研究員。在比利時的三年間,李克強為學術交流與合作開辟了更廣闊的空間。

李的主要研究方向是,一方面,如何有效控制超分子自組裝結構的多晶相生成和轉化,另一方面,如何利用納米技術制備分析傳感元件并将其應用于真實的樣品檢測和分析,同時從實體和化學角度解釋分析傳感的機理。

他認為,自從掃描隧道顯微鏡問世以來,人類終于能夠窺探納米世界的美麗,使得控制超分子的成核和長晶體成為可能,在環境控制下制備超分子單晶薄膜并将其應用于光電元件。

這種分析儀器可以很容易地獲得分子甚至原子級的圖像分析,在相關的表面科學研究課題中是不可或缺的研究工具,利用這種工具擷取納米級微觀世界資訊已經達到上千份文獻,并且呈指數級增長。

在比利時魯汶大學掃描隧道顯微鏡的研究工作中,李發表了一系列有影響力的研究成果,其中許多發表在JACS、ACS Nano、nanoscale等國際頂級期刊上。

每次談起自己的科研成果,李玉龍都心存感激,他的科研成果和一些老師都息息相關,就是他們把他帶到了瞭望塔,窺探納米世界的美麗。

<h1級"pgc-h-right-arrow">讨論激發創新,跨越通道走向"獨立"的科學夢想</h1>

從比利時回到台灣大學化學研究所擔任助理研究學者兩年後,李渴望找到一個地方來承載他的獨立研究夢想。于是,在台灣大學化學系陸天軒先生的推薦下,他前往海峽對岸的創新之城深圳,加入深圳大學高等研究院擔任研究員。

選擇深圳,不僅因為語言、飲食、文化相似,更重要的是因為李一龍進行的研究需要昂貴的實驗室儀器,而深圳大學有足夠的研究經費保障,這讓他在科研和生活中無縫銜接。

在深圳的第一年,李元龍獲得了多項科研項目,随後成功獲得了國家自然科學基金項目和資金支援。

為了展示自己的獨立科研能力,李一龍剛到深圳就開始發表一篇論文,唯一的溝通作者是"先品質後是數量"。現在,在團隊成立一年半後,他和他的團隊已經發表了20篇國際期刊論文。其中,僅以獨立通信作者的身份就署名了12篇文章,其中17篇是第一篇通訊單元作者發表的科研成果。

帶領團隊自主開展科研項目,不僅意味着承擔起引領科研的責任,更要營造健康的團隊文化,讓團隊成員互相促進,共同成長。近年來,深圳大學大力支援博士研究人才的培養,在李的團隊中,目前有5名博士生,此外還有一批碩士生和大學生,其中碩士生曾興明在六個月的培養中發表了《納米學》和《化學通訊》。以及中國科學院的其他文章。

每個團隊成員都有自己的科研方向,李為龍之前最大的困難是他以前組織科研團隊的經驗很少,是以他花了很多時間與團隊成員溝通,适應彼此相處的方式。

團隊成員來自不同的國家,不僅是中國,還有巴基斯坦和印度。在科研項目中,彼此之間已經存在競争,如何讓成員抛開競争造成的差距,是一個難題。起初,團隊中有一位女性成員,她每年發表幾篇論文,是以她經常吸引其他成員的"攻擊",李玉龍安慰她,"好人總會吸引别人羨慕,需要謙虛,但不能軟弱,如果還是老攻擊,那麼總是做好防禦和反擊!"有人脫穎而出,你會紅眼睛,是以最好的方法是作為一個團隊工作,讓他們有一個共同的目标,創造一個雙赢的局面,"他說。"

為了學會帶隊,李還買了不少管理書籍,鍛煉自己的上司能力群組織能力。"以前從事科研工作,發表的每篇文章都感覺很累,很辛苦,現在懂得如何團隊合作,短時間,與來自不同學科的人交叉,可以順利進行結果。

作為深圳大學的一名教師,李正在為大學生學習"高等分析化學"和"納米技術"課程,并學習如何讓學生更喜歡他們的講座。他很清楚,老師在課堂上教的東西非常有限,老師的作用是"喚起學生對課堂内容的興趣",然後去探索和研究。對于一些積極進取、吃苦耐勞的學生,李老師會在課後與他們進行更多的交流,帶領他們了解自己的研究項目,進一步幫助學生找到自己的未來。

創新是最重要的科研精神,"讨論"是最容易激發科研和創新的精神。李經常與他的學生讨論異想天開的想法,即使其中許多都是空洞的。他經常圍繞學生自己的學術背景,激勵他們進行有趣而有意義的科學實驗。

"從心底裡做自己喜歡的事情永遠不會累,是以我經常告訴我的學生,盡早找到你想在生活中工作的方向将是你現在最重要的事情,而不是其中之一。"李說。而他找到了自己的愛情,并在這條追求的道路上,一路芬芳。

李昇隆:窺探納米之美,跨越海峽圓夢突破關鍵技術,超分子組裝的無限可能志業教學科研,成長之路不忘師恩讨論激發創新,跨越海峽圓“獨立”科研夢專家簡介

<> h1級"pgc-h-right-arrow"的專家簡介</h1>

李律師1979年出生于台灣高雄,自2017年秋季起擔任深圳大學高等研究院研究員,2009年畢業于台灣大學化學系。歐盟瑪麗居裡博士後研究學者,"台灣科技部"研究學者,2020年國家自然科學基金項目獲得者。曾獲日本表面科學青年學者旅遊獎、中國工業大學獎學金、台灣大學理學院畢業、台灣大學化學系閻紙獎。

李一龍從事表面材料和分析化學領域多年,專注于納米膜材料的制備和分析應用,以多糖的同苯三乙酸及其結構衍生物為研究材料,首次提出多刺激共控表面超分子組裝結構轉換的概念, 并在超分子化學自組裝領域取得了重大突破。自聚焦微技術、薄膜材料和分析化學獨立研究以來,已發表20多篇傳播論文。幾篇科學研究論文發表在ANGEW的JACS上。Chem.,Chem Commun.,ACS Nano和Nanoscale是國際知名的SCI期刊。

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