杜克访谈之化学系—刘杰教授

By | April 9, 2011

教授简历:刘杰教授,男,1968年生,山东夏津人。1983年考入山东大学化学系,1990年硕士毕业。1991进入哈佛大学化学系攻读博士,导师Charles M. Lieber教授。1996年在莱斯大学进行博士后研究,导师Richard E. Smalley教授。1999年受聘于杜克大学化学系,2004年成为终身教授。截止2011年,在Science, Nature, Advanced Materials, JACS, Nano letter等刊物上发表文章140多篇。

编者:武攀,杜克化学系博士生

采访时间:2011年3月4日

编者:请问如果您是招生委员会的一员,或者您能够直接录取学生,在这么多申请材料中,你会用什么样的准则筛选材料,进行选择呢?

刘杰:研究生院(Graduate School)有一些guideline,比如说托福、GRE、GPA等。这并不是一个刚性的线,是一个指导分数线。但是如果你的申请材料有一项低于这个线的话,假如有400个申请者,其中300个都满足guideline,那么你的录取几率就大大降低了。然后就是要看学生成绩、哪里毕业的。我们考虑最重要的还是学生的科研能力,比如说有没有发表文章等等。在这方面国内硕士毕业的人就有一些优势,因为拥有一些高档次文章,可以证明自己的科研能力。科研能力和GPA、考试的能力不一样,有些人考试很好,所有课程全是A,但是科研动手能力比较差。最后是要看领域,因为要平衡整个系里哪个方向缺学生。比如说,杜克的理论化学很强,可是近些年比较缺学生,所以这些对理论化学感兴趣学生的材料就会被优先考虑。

我们了解申请者科研经历一般通过以下两个途径:一个是发表文章的质量,一个就是推荐信。这里中国学生就有一些不占优势,因为从中国来的推荐信,基本上都是一样的,看不出来谁好谁坏(笑),有些时候,即使在committee都很认真审查的情况下,也很难做出非常正确的决定。Being a committee, we read every single application, try to assign a grade, and then compare。(一个committee里面,大概有四五个教授,对于不同的申请者分别打分,然后每个人给一个平均值,决定录取优先级)

编者:请问你喜欢将要您组里的学生有什么样的素养/知识准备呢?

刘杰:对于希望进入我组的学生,。第一,下定决心要做科学家,不要三心二意;第二,他/她的动手能力和独立思考能力应该很强。如果我能够直接招学生的话,我会和学生的指导老师联系,确定他/她的动手能力、科研能力以及决定力(今后要在科学界的决心),都足够强,才会录取。当然,其实化学系也在讨论增加面试这一过程。

 

编者:如果学生来到你组里读博士,您会对他/她进行什么样的训练或者培养?以及毕业之后,你希望他们能够做什么工作呢?

刘杰:一般的学生,刚进实验室的时候,不会有自己的想法;要先给他讲一讲将来做什么,这就需要先把现有的实验技术学习好,在学习的同时我会给学生一个项目去做,练一下手。我有一个培养学生的哲学:如果学生能够来到我的办公室,和我说自己有一个很好的想法,并且能够给出证据让我信服,而且还能把这个想法转化为发表的文章。这个时候,他/她就可以毕业了。(笑)有自己的想法,还能够自己完成出来,这就说明他已经可以毕业:走出这个实验室,可以有自己的领域。

编者:这样的话,从您这里毕业的学生、博士后,他们现在都在哪里工作呢?

刘杰:从我这里毕业的人,博士生、博士后一共大概有15名左右,学术界和工程界大概各占一半。

编者:刘老师果然是桃李满天下。其实我一直有一个学术上的问题,相信很多学生都想到过。您的研究领域是纳米科技,尤其是碳纳米管。然而自从碳纳米管从1950年左右被首次发现,进入之后的合成上很多技术的发展,各种电磁学性质的研究,以及进入了和生物等领域的交叉,请问现在这个领域的发展现状是什么样呢?

刘杰:这个问题很有意思,也很好。以前我在国际会议上,听到过一种说法,是任何一个科研领域的发展都比较符合这样的曲线:



 

 

 

 

一开始,一个感兴趣的领域被人发现(a点),很多人一拥而上,整个领域如火如荼(b点,比如superconductor,nano-technology, molecular electronic, graphene);然后,所有比较简单的概念、方法、实验都被理解或者完成了,并且出现一些很难克服的问题,于是这个领域科研活力就会下降(c点:比如说碳纳米管在3年以前,是低谷期,很多人都转去做石墨烯了);在向后,大部分困难的问题被解决了(d点),技术趋向于成熟,于是又会有很多人转入这个领域(e点),最终领域发展到其稳定的状态(应用领域)。有些领域,困难的问题克服不了,就成了大家不太感兴趣的方向了。比如说High Tc  superconductor一样,现在科研活力很低。现在的碳纳米管研究基本上到了d点。
编者:碳纳米管领域的瓶颈是什么呢?

刘杰:还是可控性质的合成。合成碳纳米管很简单,但是合成需要性质/形状的碳纳米管是很难的。我们实验室现在就是在尽量解决这些问题。

 

编者:那您实验室在今后五年或者十年准备如何发展呢?

刘杰:生长机理,可控生长:这些最基本的理论,虽然是难啃的骨头,但是非常重要,所以要继续啃;同时我们在研究碳纳米管新的应用领域:比如说进入能量存储领域,水纯化领域,透明导电薄膜等。

 

编者:老师对碳纳米管领域确实有独特和深入的见解。关于科研领域之外,我还有一些问题:老师您有这么大的一个实验室要运行,还要经常参加各种会议,有很多高档次文章发表;上次去你家的时候发现家中井井有条,生活上非常滋润(笑)。然而我听说MIT(麻省理工大学)的教授很多凌晨两三点才回家睡觉,早晨七八点就来到实验室,工作特别努力,不知道你是如何这么好的安排自己的作息时间,能够得到这么高的成就呢?

刘杰:呵呵,有几种不同的科学家。比如说,我博士生导师,Charles Lieber,他就工作非常刻苦,(当时在读博士生期间)早晨四五点收到他邮件是很正常的事情,他在纳米上面的成就是非常高的了;而我的博士后导师,Richard Smalley,就完全不一样,可以算是一个老顽童。他对科学的态度,和小孩对自己玩具的态度是一样的,他在有创造性的玩科研。每当看到一篇新文章、一个新实验方法,他两眼发光就冲上去了。他是非常有创造力而且非常投入的,这样做科研就很享受。当然,如果你又喜欢,又工作特别刻苦,那就准备拿诺贝尔奖吧(笑)。我个人争取向两位导师们都学习,更加倾向于Smalley那种享受科研的方式。比如说,做科研和小孩子打游戏一样,通宵一点都不觉得累(笑)。

 

编者:您实验室中国学生和非中国学生的比例大概是50:50,您认为中国学生有什么特点或者优缺点吗?

刘杰:中国学生非常愿意花时间工作,但是很少显示自己的兴趣。(Put into the time, but not show much interest about the research)。刻苦的工作是很重要的,可是我也希望他们能够更加享受科研的乐趣,并且拥有创造性和自己的想法。做实验科学是十分有兴趣的,我们做实验之前,很有可能不知道结果是什么,得到一个意料之外的结果,并且能够分析出它的背景和物理原因,这样的结果是最好的结果。我希望中国学生可以多读一些文献,然后自己产生科研的火花,这样才能今后有自己的领域。

编者:您曾经在哈佛大学,莱斯大学学习,后来又来到了杜克;而且从您任教职的这一段时间内,学术访问了很多学校。请问和其他学校相比,您认为杜克(化学系)科研的特点是什么呢?

刘杰:杜克(科学)的特点,是医学中心非常好。化学系尽量从医学中心那里得到一些新的数据和非常好的想法,然后利用化学的方法去解决/解释这些问题。优点是杜克化学整个系非常的开放,对于做交叉学科等是非常的欣赏和鼓励,这不像一些古板的学校:做有机化学就只是有机,分析化学就是分析。杜克化学系的活力很大,冲劲很大,对于创新型的科学很鼓励。

 

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