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清华特奖——唐城科研分享宴

十二月的武大,天空湛蓝。在这个难得的晴朗冬日里,清华大学的唐城博士来到了武汉大学先进纳米材料实验室,与我们分享他的科研经历和感悟,并对我们提出的问题进行了解答。唐城师兄以13篇SCI论文一作、超过150的影响因子获得了清华大学研究生特等奖学金。他还获得过第21届清华大学“学术新秀”。

唐城师兄先分享了他在2016年清华大学研究生特等奖学金分享会上的演讲视频,给我们介绍了他的“啃骨头”、“嗑瓜子”和“熬清汤”的科研心路历程。然后,唐城师兄以化学气相沉积法在金属氧化物上生长三维多孔石墨烯为主题,详细而风趣地介绍了他的科研经历。唐城师兄与我们分享了许多重要的经验。他认为,导师提出的很小或“脑洞大”的点,可以经过自己深挖和仔细揣摩,得出新颖、重要而且符合现实的点。他还提到他会以最简单的实验方法、最少的实验获得最多、最有效的数据。唐城师兄重点强调了文章思路确定的重要性,他提出:“穷则通,通则变。”就是在获得实验数据后,灵活变换思路,以求合理地解释实验数据。唐城师兄认为“数据至上,思路变通”,如果有特别优秀但不能完美证实观点的数据,不妨将其舍弃,不必过于纠结。“在保证数据正确的情况下,不断查文献寻找最合理的、能解释所有数据的解释。”唐城师兄提到。唐城师兄还与我们交流了论文写作的技巧,他认为写文章时一定要突出核心亮点,但需要弱化一些不太突出的点,紧紧抓住文章思路和线索。他还提出要注意调整文章思路、作图方式,一旦正文图确定,文章思路也就确定了,所以,多参考文献的作图对论文写作是非常有帮助的。

后记:唐城师兄的报告和经历让我们收获颇多,解决了我们在科研中遇到的困难和疑惑。唐城师兄拥有众多的科研成果,这让我们充满了敬佩之情,同时他的经历也让我们明白,思考比方法更重要,多看多想多试才有可能获得自己满意的结果。

研究生特奖分享会 | 唐城:研究·生活 就是一场赴宴

 



化学工程系2013级直博生,师从魏飞教授、张强副教授,研究方向为三维石墨烯材料的高效构筑与储能应用。今年博士四年级的唐城已经以第一作者(或共同第一作者)身份发表SCI论文13篇,总影响因子大于150,其中ESI高被引论文3篇,封面(含封底)论文5篇,已授权国家发明专利2项。今年5月份,获评清华大学「学术新秀」荣誉称号。


研究·生活  就是一场赴宴

 



各位老师同学晚上好,我是化工系直博四年级的学生唐城,导师是魏飞教授和张强副教授,非常荣幸能够获得特奖,有机会在这里跟大家分享一点自己在博士期间的经历和感悟。看完刚刚这段视频,我想很多人都会觉得我是今年特奖里的一个奇葩,怎么想着拎着一袋糯米去实验室做实验,竟然还做出了很好的成果。其实在我的师弟师妹们看来,平时的我其实是个地地道道的吃货,吃好吃的与做科研对我来说有着同等重要的意义。换句话说,在我的眼里,做学问与饮食之间存在着非常深的联系。



所以有的时候我就在想,如果研究或者生活就是一场赴宴的话,我应该吃点什么,又该怎么吃呢?

想来想去,觉得自己可能会选这三样:啃骨头、嗑瓜子、和熬清汤!




我今天想讲的第一个故事是啃骨头。

这个故事要从我大二的时候讲起,那时候我还在生命学院读书,却早怀着一颗渴望走向科研不归路的心,于是想早点接触一些科研。当时觉得我们系的工业生物工程方向很神秘很好玩,因为猜不出他们都在做些什么,怎么做的,那就进去看看吧,一年多的时间里也陆陆续续做过细胞培养、基因工程这样的课题,大三的时候也都已经投稿了一篇一作的SCI论文了,算是一个很不错的开始吧。

但到了推研的时候,我开始有了一个强烈的想法,觉得应该趁年轻多学点新知识,不然以后没机会了。就换了个方向,进到了现在的课题组。

当时想法还是很简单功利的,发现魏飞老师的这个实验室厉害呀,做出过世界上最长的最多的碳纳米管,而且老师和师兄都非常优秀,出了一串儿的新秀特奖,都可以凑一桌打麻将了,那时候我想留下来肯定可以跟着学到很多东西。关键是课题方向正是研究的前沿,师兄师姐们做出了非常多出色的成果,跟着这个实验室混就像在食堂里抢到了一大碗红烧肉,我来了再差也能在这里分块肉吃吃吧。




但是很快现实就把我进行了吊打,我逐渐发现这些大牛师兄都太厉害太勤快了,把红烧肉一样的课题方向吃的就只剩些骨头了,而且有比我进组早的同学都已经积累了一两年的工作了,我呢,却要从零开始,而且是换进了一个完全陌生的领域,什么东西都要从头学起,压力山大。

那会儿是我做毕设实验最艰难的时候。当时为了做一个碳管石墨烯样品的压缩实验,我自己联系了航院的一个教学实验室,等到晚上老师下班之后,我就一个人拿着自己的样品和模具到实验室去,老师把我锁在里面做一晚上实验。去的时候信心满满,觉得通宵做一晚实验,就可以拿到特别好的数据整理发文章了,等到以后回忆起来的时候都是特别感人的故事啊。但没想到的是整晚悲催的事故,实验中每一次压缩,我的模具都会出一点问题,别说有数据了,就连实验都没法正常进行下去,周围又没有工具,空荡荡一层楼,一个破碎的我如何拯救一个破碎的实验,就好像是你卯足了劲准备爬山,然后发现你穿了个破鞋。而且这个实验方向当时组里就我一个人在做,挫败之后就觉得特别孤单,特别烦躁,觉得是不是导师欺负我一个新人让我啃这个硬骨头啊。记得有一天晚上,我妈给我打电话,问我最近怎样,我说,我好累啊,得通宵做实验测数据,测出来的数据还不好。我妈说:这么辛苦啊,要不退学回家吧。当时我一下子就哭出来了。



 

不过我有一点好,就是可以在极度自卑跟极度自信之间无缝切换。我觉得我必须要做好,也一定能做好,就算给我的是块硬骨头,我偏要啃给你看。抱着这样的心态之后,发现其实事情也就没那么难了,紧张而有节奏地去解决问题,终于在毕设最后一周做出了还算满意的数据。

后来工作整理发表也挺意外的,毕设的工作发了两篇影响因子高于10的,第一篇文章就被材料学的顶级期刊AM接受了,目前引用已经136次了,而且这个封面图到现在还一直是导师的微信头像,也算是一个很好的肯定吧。

这样的科研起步还是给了我很大的鼓励和信心的,让我觉得就算是从零开始,或者说跟别人相比是从负开始,但只要咬定骨头不放松,也是可以后来居上,啃出滋味的。所以以后再碰到什么问题,也觉得没什么可怕的了。




骨头啃下来之后,慢慢地我就开始嗑瓜子了。

我想大家应该都喜欢嗑瓜子吧。但大家有没有想过,嗑瓜子本身其实是一件很无聊很烦、也很低效的事,可开始之后却根本停不下来。这是为什么呢?

我自己总结出有两点,一方面是因为你每嗑一下就可以吃到一颗瓜子仁,不停地有正反馈。如果让你嗑一个小时,攒一起再吃,我相信很难坚持下去。另一方面是因为这事儿很好玩,给你一碗瓜子仁跟一袋瓜子,看电视的时候,你会选择哪个?肯定是瓜子,因为除了能吃到瓜子仁之外,嗑瓜子这个过程本身就是很享受的。其实科研也一样,一开始的时候还是很需要一些成果来给自己正反馈,才能够坚持下去的,否则都没有机会去享受。

还记得在毕设工作整理发表之后,大家都觉得我已经异常顺利地走上了科研大道的时候,我陷入了迷茫,整整抑郁了一学期。

迷茫什么呢?不知道下一个课题该做什么,就像我不知道自己的瓜子仁在哪里一样,所以不确定自己是不是真的就适合做科研。每次别人跟我说你的第一篇文章就是AM啊,以后肯定做科研,我就很反感。我知道这些成果都是导师和师兄的指导,是课题组前期的积累,就算自己有一点啃骨头的天赋吧,但这并不代表我怎么样。记得史宗恺老师在一次特奖活动中的讲话让我很受触动,我在想自己要在博士期间独立地提出一些很好的课题,并且要想办法形成自己的学术风格,要给找到属于自己的正反馈。




于是我努力地寻找属于自己的新课题,做一些我自己认为有意思的、别人没有想到的研究方向。我平时会特别留意导师提到的想法,其他同学在组会聊到的想法,在外面开会听到的有意思的全都做一遍。这是我电脑里的几十个文件夹,这些都是在做老师交给我的课题以外的,我的自发探索,每一个文件夹里都是我自己试图提出的研究方向。那一段时间调研过30多个研究方向、尝试过80多个实验思路,疯狂地积累知识和素材,那段时间我走在路上,恍恍惚惚的,感觉全世界都是石墨烯,水泥地是石墨烯,台阶是石墨烯,落叶是石墨烯,完全沉浸其中。

2014年的五一节假期后,我感觉自己积累的差不多了,便整理了一下自己的思路,在假期后的第一个的组会上我提了几个可行的研究方案,然后在一年多时间内都一一实现了,当初画的一个灵魂示意图也成为了现实,并且是为组里开辟了重要的研究新方法。在这个过程中,自己对科研稍微有了些自己的感悟,也有了自信,磕了一地的瓜子,也逐渐培养出了独立的科研感觉、技能和审美。  




 

还记得有一次导师跟我“唐城,你能不能试试看用糯米来把我长石墨烯的模板粘起来,就跟长城的城墙砖一样。”大家也许不知道,长城的砖之间连接确实靠一种叫三合土的东西,主要就是糯米、生石灰和黏土,当时我真是拜服了,真不愧是导师啊,这知识渊博,这脑洞太大了,根本学不来。虽然第一感觉是有些不太靠谱,但我还是很乖地去照澜院买了半斤糯米,然后很快就证明了这个脑洞确实大的惊人,导师提出的想法不出意外果然没有成为现实,并不能把我的催化剂连成一个整体。就在准备放弃向老师汇报“您的想法很遗憾不靠谱”的时候,我灵机一动,又把准备扔到垃圾桶里的糯米留下了,因为但那段时间我一直在反复思考我自己在做的新的制备石墨烯的方法,遇到了很大的瓶颈。导师这个意外的灵感,虽然没有能够在预期的方向上成功,却启发了我在自己正在关注的这两个问题上的研究。我于是带着试一试的想法用糯米作为材料开始做实验。于是赶紧重新设计实验,竟然异常顺利地制备出了一种独特的多孔石墨烯材料。在后续的深入研究中,发现这不仅是开辟了一个新的石墨烯材料的合成方法,而且这个材料顺带揭示了石墨烯在电催化中的活性新机制,这是该领域从第一篇Science工作开始就一直没有被明确指出的。当时就觉得自己像是捡了个宝似的,赶紧整理发表了,这个工作发表两个月之内就陆续有类似报道出现了,进一步证明了我们的观点的创新性和重要性。我在导师的鼓励下又赶紧写了篇综述,很快又被AM接受了,被三个审稿人一致高度评价。这篇文章是在我今年暑期社会实践的时候下班之后抽空写的,一周就写完了,觉得特别有成就感。


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现在回想起来,我从第一篇在导师和师兄指导下的入门工作,到慢慢地独立提出新课题,甚至是国际前沿的新方向,正是这些一步步的小成果逐渐建立起了我对科研的喜爱和热情,然后我才有机会能够感受到科研本身的魅力和趣味,享受其中。



当然了,嗑瓜子磕多了会上火,论文发多了以后就开始对自己进行新一轮的反思,发现自己最想要的可能是一碗清汤。

上个月25号,我终于博士开题答辩了,答辩的时候跟老师们谈笑风生,但答辩完回过神来突然一身冷汗。为什么呢?我开始担心自己可能毕不了业了,答辩的时候立了些flag,吹牛吹大了,给自己挖了个大坑。

开题之前ppt做的比较烦躁,正好薛校长有一个《星火论坛,神奇的量子世界》的报告,我就想去听听,也顺便学习一点量子物理的知识,但最后却啥也没听得进去。因为从报告一开始我就被震撼到了!

薛老师从经典宏观物理世界的牛顿力学和电磁学的两个定律讲起,站在量子力学的发展史上推演出了自己所做的具体研究工作。我听着就问了自己一个问题,如果有一天我有机会像薛老师一样给大家介绍我的工作,我能不能做到像他一样站在一个科学宏观发展历程的角度讲我自己的研究?当时一下子就呆了,就觉得自己要对自己从前论文高产的状态做一点反思了。我不能真的就把科研当成嗑瓜子嗑一辈子吧。

所以在大家都觉得我可以躺在毕业的时候,我犹豫了。我庆幸还好才刚刚博士开题,在这样一个新的起点上,我选择无所畏惧地去追求一点纯粹的学术。



 



所以开题答辩的时候我几乎放下了之前所有的工作,重新选择了一个我认为对于石墨烯研究的发展有很大意义的基础问题和方向去探索。大家都在做二维的石墨烯,但真正应用的时候怎么样在三维上发挥其性能才是最关键的,到底怎样才能自下而上地构筑三维的石墨烯结构呢?大家都是在金属基底上长石墨烯,虽然研究也比较多了,但三维的石墨烯往往需要的是多孔金属氧化物,在金属氧化物上石墨烯到底是怎么个生长行为呢?我相信这对于石墨烯的学术研究是非常关键的基础科学问题,所以毫不犹豫地选择了这个方向来做。但说句实话很难,很多师弟师妹们对我的选择都惊呆了,因为在他们看来还剩下一年半时间的我,完全可以选择继续之前已经很成熟的研究,坐在从前的功劳簿上坐等毕业毕业,但是只有我自己明白,现在的方向哪怕很难,哪怕做不出来,我也愿意义无反顾,因为每每想到这个研究,我都会精神为之一振,因为我相信自己应该能为科学做出更多的贡献。

也许在在座的诸位看来,唐城是一个可以用数字表达的个体,十几篇SCI,影响因子xxx,但是我想说的是,作为一个真正的研究者,我并不为这些数字为傲,也许前两年的我会为这些东西而感到骄傲和小确幸,但是今天的我已经明白,科研的理想更应是熬清汤一样,虽然看起来平淡无奇,但确是汤中极品,但需要的是深厚的功力和火候。同样,无论是基础学术还是产业研发,真正有格局有价值的工作,可能也是需要耐得住寂寞,耗得了时间,埋下头苦干的。我很希望可以熬出一碗自己的学术清汤,也许很难,也许很久,但无所畏惧。

 



以上就是我博士之间的一些经历和感受,其实回过头来想,无论是刚刚起步时的啃骨头,在渐入佳境时的嗑瓜子,还是在自我反思之后的熬清汤,都是一个非常自然的选择。每一个阶段都有一点自己的小目标,而每一个进步又会变成一个个新的起点。虽然过程很辛苦,也许前面的路很难走,但当我对自己的小目标很执着的时候,行动起来也根本没什么可以阻挡我的。

所以,就算未来的人生道路上我可能会选另一道菜,但我想我也可以做的很好。因为有所谓,因为无所畏。




最后感谢导师的培养和鼓励,师兄师姐的指导和同学的帮助。导师高远的学术眼光和细致的指导、轻松自由的氛围,合作共进的态度,能够让我不断地挑战自我,探索未知。

感谢生活中碰到的每一个朋友,曾经经历的每一件事。

原载于清华大学公众号

地址:湖北省武汉市武昌区珞珈山,武汉大学化学与分子科学学院,化北 118 & 化东 101/201

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