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博雅新材|威斯尼斯人娱乐2299官方进入新进教师沈杰博士专访

  发布时间:2022-08-06

为更好展现人才队伍建设蓬勃面貌,激励青年学生立志学术,威斯尼斯人娱乐2299官方进入开设“博雅新材”栏目,邀访近期新入职的教师畅谈学术经历与思考。

Q:您的简历

沈杰,2005年于北京大学获理学学士,2010年于北京大学化学与分子工程学院获化学博士,2010-2013年、2013-2021年先后在美国马萨诸塞大学医学院、美国哈佛大学进行博士后研究,2022年2月加入威斯尼斯人娱乐2299官方进入。


Q:请简单介绍一下您的研究方向和目前的研究工作。

纳米科技不仅要在微观尺度探究材料的制造方法与构效关系,还担负着在宏观尺度上集成纳米材料、引领工业技术革新的使命。作为纳米科技的基石,光刻(photolithography)以及后续的增材/减材工艺由于受材料种类与加工分辨率的制约,或难以持久维系集成化器件的性能升级。而基于化学合成与组装方法的纳米材料器件,虽然在个体性能上占有优势,但尚未解决离散态纳米材料的集成加工难题。为跨越纳米材料合成与集成加工的技术壁垒,服务于我国稀土功能材料的战略布局,我的研究将围绕“稀土光电纳米材料多尺度合成与组装”开展。根据器件功能需求设计合成亚纳米精准度的稀土纳米材料,然后利用可编程的核酸自组装方法,构筑稀土纳米材料的三维集成固态结构。进而,研究稀土纳米材料的表面化学参量对集成结构光、电学性质的影响,发展宏观尺度集成器件的加工方案,探索“化学合成¾核酸自组装¾器件加工”的完备路线。目前具体研究方向包括(1)稀土基光子学材料与器件;(2)稀土基电子学材料与器件;(3)纳米材料可编程自组装。


Q:可否介绍一下您的求学经历?是由于哪些机缘促使您选择了目前的研究方向?能否分享一下您的求学之路上最难忘的记忆?

我从小喜爱手工制作,高考以第一志愿进入北京大学材料化学专业,因为直觉“材料”会多赋予“化学”一份工匠精神。我的科研启蒙始于2003年在化学院严纯华教授课题组的一次组会旁听经历,当时探讨的课题是如何利用稀土发光材料发展生物标记探针。稀土材料、纳米合成、生物学交叉,这几个关键词使我定位了自己求学的起点。这一研究方向贯穿了我的本科毕设、博士论文与第一站博士后研究。我非常感谢北京大学严纯华院士,孙聆东教授,张亚文教授,与麻省大学医学院韩刚教授的悉心栽培,练就了我在纳米合成化学与生物交叉应用领域里探索的基本功。

留美期间,洞悉核酸自组装技术是我求学旅程的一个重要转折。基于单链核酸的特异识别机制,核酸自组装能够实现精准度达2纳米的任意形貌,但这项技术仍缺乏材料领域学者的关注。我的第二站博士后有幸加入了哈佛大学尹鹏教授的核酸纳米技术团队,策划主持了核酸自组装超高分辨材料加工项目,试图在生物工程与材料化学的技术交叉中寻求纳米集成加工的新方法,从而超越极紫外光刻的加工分辨率。此前学者们发现,核酸自组装图案的稳定性并不适合干法刻蚀工艺,而二次模板转移或湿法刻蚀等方法则降低了核酸图案的精准度。我根据核酸与单晶硅的理化差异性推测,或许能调控反应离子刻蚀的化学选择性,使核酸图案直接介导硅基材料的高分辨加工。经历了十余组核酸纳米线灰飞烟灭的刻蚀尝试后,直径10纳米的核酸自组装纳米线终于涅槃化作硅质纳米链,初步验证了我的设想。在扫描电镜上首次确认硅纳米链的一刻,是我近年来最难忘的记忆之一,坚定了我挑战光刻加工分辨率的决心。随后几年我与同事孙伟博士不断优化核酸三维图案的设计合成、干燥固化与刻蚀加工的理论与方法。刻蚀产物逐步从硅链、平滑硅线、准直硅线,发展至间距可编程的阵列硅线,并最终将硅线中心距微缩至极紫外光刻极限间距的50%(16纳米)。我们与半导体行业翘楚IBM曾有过交流,他们在核酸刻蚀项目中碰壁折返,而我们以有限的资源达成了预期目标,这令我十分自豪。非常感谢尹鹏教授全力支持我们这项冒险的研究,帮助我打磨提炼研究成果,使我在纳米加工技术的拓展疆界里留下了一枚脚印。


Q:对您而言,材料学科最独特的魅力是什么?

材料学是物理、化学、生物学连接终端产品的桥梁之骨架,材料学研究者有责任突破跨领域壁垒,使得天堑变通途。相应的,兼容并包的材料领域为研究者提供了广阔的创造空间,是多学科交叉融合的沃土,孵化变革性工程技术的摇篮,这是我认为的材料学魅力所在。


Q:您为什么选择加入威斯尼斯人娱乐2299官方进入?对于日后的教学科研工作有什么期待和计划?

在燕园的求学时光是我最美好的记忆,历练归来重返燕园是我的不二选择。检视我行囊中的“稀土纳米材料”与“核酸纳米加工”这两件利器,我期待从中开启新的研究方向。我的导师们在北大化学院深耕稀土材料数十年,基础研究硕果累累。在此基础上我希望运用生物-材料交叉技术去实现更多奇妙的设想。材料学院的新工科平台将为我的实践创新提供有力支持,我深感荣幸能够在材料学院成立伊始加盟,也印证我与“材料”二字注定有缘。

关于教学工作,我的导师严纯华院士,孙聆东教授为我树立了鲜明标杆:治学严谨,以身作则;待人宽容,如沐春风。我将努力传承恩师的优良传统,并探索实践游学所得的一些经验,迎合时代进步因材施教,引导学生规划职业路线,协助他们扬帆启航。北京大学集中了华夏最优秀的学者与学子,期待与志同道合者在材料学院携手共图新工科大计!


Q:您觉得“新工科”的“新”体现在哪些方面?作为成立不久的新学院,北大材料学院应该突出怎样的办学特色?

新工科“新”在从基础科学前沿汲取精华,通过跨学科交叉选育新兴技术,最终形成工业化产品解决实际问题。碳基电子、量子器件、绿色能源、智能加工等都是新工科发展的重要切入点,国家也殷切期待这些新兴技术成果能够实现产品性能突破,带来新一轮的科技革命与产业变革。北大新工科建设尚处于起步探索阶段,材料学院初设的八个系所中心任重道远,因此我特别支持张锦院长提出的“厚基础,强交叉,宽视野,高品位”的治学理念,这样能将最大效率地调动学院的教学科研资源,既满足学生的个性化培养,也保证高水平科研成果的产出。


Q:您在工作之余有什么兴趣爱好?您是如何平衡工作与生活的?

从技术宅少年到年近不惑,兴趣爱好大为缩减。剩下的兴趣大都兼了顾家庭责任,比如我包揽了肉类生鲜的采买烹制一条龙,以及日常维修杂务,每一样琐事也等同于一件作品。游学期间曾把海钓作为生活调剂,站定礁石直面海浪侵袭,寂寞挥竿换取巨物角力的片刻激情。回到北京看着未名湖里可爱的鲤鱼,忽觉我海钓中享受的是远方风起云涌与眼前惊涛拍岸,所以决定封竿。今后看鲤鱼们当“吃播”也是挺解压的。


Q:您对目前学院在读的学生有什么建议?对于有志从事学术的学生,您有什么经验分享?

对于学术职业规划我且提供些个人建议。在研究生起步阶段,可以听取导师意见选择一个短平快的研究项目,树立自信与工作规范。之后可以将自己的兴趣特长与课题组的优势资源结合,使工作重心归拢到某一个科学问题或方法体系,以一两个技术挑战构思毕业论文,从而逐步明确自己的学术方向。在博士后阶段则要把握研究项目的风险与收益,力求与合作导师双方取长补短,完善自己的技术布局。当然,学成毕业后无论是在学术界,工业界,或是跳出专业背景另起炉灶,为心中所爱而奋斗的你都将无愧于“真材实料立地顶天”这段院铭。



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