人物访谈:中科大熊宇杰教授

Yujie Xiong熊宇杰,中国科学技术大学化学与材料科学学院教授、博士生导师。1996年进入中科大少年班学院学习,2000年和2004年分别于该校获化学物理学士和无机化学博士学位。2004-2009年先后在美国华盛顿大学(西雅图)和伊利诺伊大学香槟分校从事科研工作。2009-2011年在美国华盛顿大学(圣路易斯)任国家纳米技术基础设施组织首席研究员,并兼任纳米中心管理主任。目前已在Science等国际刊物上发表论文120余篇,入选2014年和2015Elsevier中国高被引学者(化学)榜单。论文被他引过万次,H因子为47,其中29篇论文单篇引用过百次,22篇论文被ESI评为高引频论文,1篇论文被ESI评为热点论文。2011年加入中科大以来,发表通讯作者论文50余篇,包括Angew. Chem. Int. Ed. 8篇、J. Am. Chem. Soc. 2篇、Chem. Soc. Rev. 2篇、Adv. Mater. 7篇和ACS Nano 2篇,其中多篇论文被期刊选为非常重要论文或热点论文。

现任中国化学会青年化学工作者委员会委员、Scientific Reports5个国际期刊的编委。2011年入选首批国家青年千人计划,曾获国家自然科学二等奖(2012,第三完成人)、中国化学会青年化学奖(2013)、首届中国化学会纳米化学新锐奖(2014)、中国科学院优秀导师奖(20142015)、香港求是科技基金会杰出青年学者奖(2014)、美国华人化学与化学生物学教授协会Biomatik杰出教授奖(2015)等奖励。

1.请您简单介绍一下您课题组的科研工作和发展情况?

我们课题组主要致力于发展光驱动催化技术,希望利用半导体带间跃迁或金属等离激元效应来俘获太阳能,从而驱动化工产业中的一些重要化学转化过程。由于这里我们不仅限于半导体材料,所以并没有使用光催化这个词语(光催化更多地指基于半导体带间跃迁的催化过程)。在该技术中,太阳能向化学能的转换依赖于吸光单元与催化位点之间的能量传递及转换,主要瓶颈就是如何高效将俘获的光子能量耦合到催化位点上的反应分子中。我们课题组针对该能量耦合中的关键材料参数表面和界面结构,发展精准可控的无机固体合成方法,以具有精准可控结构的材料模型为研究对象来建立表界面结构与催化性能之间的构效关系,从而可以确立光驱动催化体系中关键材料参数的设计原则,最终期望实现相关催化材料的定向设计与宏量制备。

我们课题组发展了大约五年,从最初的四位研究生发展到了目前的二十位左右的成员。经过同学们的努力,并且在合作团队的共同探索下,我们过去几年以精准合成先进表征理论模拟三位一体模式揭示了电子分子在不同材料界面上的能量耦合行为。基于这些进展,我们发展了一系列光驱动催化材料的设计方法。

2. 您从事科研工作最大的动力来源是什么?

兴趣,因此这也是我招收研究生时最看重的特质。从我的个人经历看来,对化学的热情一直是我和我的恩师们前进的动力。作为青年科学家,我们希望把自己的热情传递给每一位青年学子,让更多的人产生对科学的兴趣和热爱。

3. 您在选择研究生时更看重哪方面素质?对组内研究毕业生有怎样的要求?

我在选择研究生时,首先是看重学生对科学的兴趣和热爱。其次是坚持,愿意花时间做事情。这一点在兴趣的驱动下其实是比较容易做到的。最后是交流能力,不但能和同行进行很好的交流,而且可以很清楚地把自己的领域介绍给不同层次、不同背景的人。其实这也是对我们自己的要求。例如,社会科普就是交流能力的一种体现。通过社会科普,可以唤醒社会对科学的认识和兴趣。

我们课题组目前已经毕业了博士6名和硕士1名。我对学生毕业没有指标要求,而是要求他们通过硕博连读的5年成长,在独立科研、科技交流以及书面表达等方面达到一定的能力,可以胜任今后的工作。我非常高兴地看到,毕业生取得了非常不错的成绩,有2名学生获得了最高荣誉中国科学院院长特别奖,还有多名学生已经在高校担任教职。

4. 您认为在科研道路上取得成功最重要的品格是什么?

除了我上述提到的一些重要特质,我觉得在科研道路上探索还需要有两点品格。首先,要以一颗平常心看待科研结果。平常心不但能让我们潜心从事研究,而且会让我们从一些看似失败的数据中发现一些重要的科学问题。另外,就是理解和包容。这一点不但适用于对学生的培养,对同行间的合作也很重要。现代科学的发展越来越需要我们在多学科交叉领域开展科学研究,以多视角、多手段的途径推动课题的发展。只有通过团队中同事们的相互理解与交流,才有可能进行高效的合作。

5. 您对所在的光驱动催化技术应用有哪些展望?

我当然希望未来可以做到传统化工中的一些重要热反应被太阳能所替代,或者说至少可以降低反应温度,减少能耗。这些技术将辐射到能源与环境领域,例如利用太阳能生产液体燃料、回收二氧化碳转化为燃料等。当然,这些应用的实现将依赖于我们在基础研究的认识深度上取得进步。一方面,需要我们能够真正在原子精度上理性地控制材料的生长与组装,才能建立表界面结构精准可控的材料模型,用以研究光驱动催化体系中的构效关系。另一方面,要求我们在原子和电子水平上理解催化材料表界面处的行为,这就促使我们在“合成-表征-理论”等多学科交叉领域从事这项研究。

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