本科期间发表两篇ESI高被引论文是怎样的一种体验
发布时间:2016-12-29                                   浏览次数:25

教育部、科技部联合主办的“第九届全国大学生创新创业年会”于1119-20日在厦门大学隆重举行。在这次主题为“创无止境,展望未来”的年会中,我校彭博同学获得“优秀论文奖”并代表全体参会学生在大会上作了学术成果报告。2016年,彭博共有11篇论文在SCI期刊上发表,其中第一作者文章9篇,累计一作影响因子47.966,上半年发表的4篇一作论文累计他引超过50次,其中2篇分别被ESI数据库评列为高被引文章,分别在20167月入选物理类和材料类最优秀的1%. 一作期刊包括一区杂志Nano EnergyACS Applied Materials & InterfacesJournal of Materials Chemistry C,二区杂志Scientific ReportsJournal of Physical Chemistry CPhysical Review BAnnalen der PhysikRSC Advances。除此之外彭博同学还有2篇第一作者文章在投。

  

  

导师授之以渔

彭博是复旦大学信息科学与工程学院光科学与工程系2012级本科生,他在大三上学期进入张浩老师和朱鹤元老师课题组,开启了他的学术之门。和别的课题组不同,本科生占了这个课题组研究人员的一大半,且每个本科生都有独立开展研究的机会。刚进课题组时,导师张浩老师给了彭博一新一旧两个研究方向供选择,他毫不犹豫选择了二维材料热输运这个全新的方向。在把彭博介绍给课题组师兄们的时候,张老师说:“彭博是我们为新方向种下的一颗种子”。

然而,面对新的研究方向,彭博的知识储备显得严重不足。为此张浩老师把他叫到办公室,列出一长串需要选修或旁听的课程,并写下一整页的书单。在接下来的日子里,张浩老师亲自把这些书一本一本放在彭博的办公桌上,并且几乎每天将彭博叫到办公室,短则一刻钟长则两小时进行讨论,甚至双休日也不例外。每周五的下午,张老师还要约课题组所有成员做组会报告,彭博和他的同门一道,轮流讲述每周进展和前沿动态。平时彭博自己读书或科研中遇到困难,张老师哪怕身在外地也总能在3分钟内及时回复邮件。所有的讨论过程中,张浩老师很少直接讲述答案,而是启发彭博自己找到答案,以及怎样验证找到的答案。

  

  

为了开拓彭博的视野,张浩老师还把彭博同学引荐给合作伙伴,包括中科院宁波分院邵和助老师在内的一批高级研究人员对彭博同学的研究帮助良多。同时张浩老师还不断寻求机会让彭博外出交流,在张老师和学校的资助下,彭博同学一年内曾赴国内外参加8场学术会议,还远赴丹麦参加相关学术领域的学习。导师精心的安排使得彭博可以迅速接触到最前沿的学术动态,获得了和顶级学者交流互动的机会。

在这个充满活力和温情的课题组中,组内的师兄们一方面言传身教,将推公式、读文献、做组会报告、写文章这些科研基本素养毫无保留的传授给彭博同学,另一方面教他如何平衡学业和生活,在科研之余一起下棋、练书法,在球场上驰骋。在这样的日子里,彭博同学充分享受到自由、独立的科研生活,学术的种子也慢慢生根发芽。

  

在心中圣地《物理年鉴》发表第一篇论文

2014年彭博刚刚起步的时候,国内外对二硫化钼热学性质的理论预测的和实验上测量相差了5倍,所以他想探索为什么理论和实验相差很大。彭博第一个猜想是同位素的因素,但是经过理论计算彭博发现同位素对热导的影响不到10%,而且随着温度升高同位素的影响会更小。尽管尚未找到答案,但是这个工作排除了一个假设,于是张浩老师鼓励彭博先把结果写出来。师兄手把手传授了LaTeX写文章的技巧,彭博自己也冲劲十足,只用一个月就写完了文章。然而张浩老师却在两小时后将文章退回,上面用三种颜色写满了需要改动的地方。彭博同学再次完成改动,但论文依旧被退回,密密麻麻的批注也并未减少。彭博意识到表达论点比找到答案更有难度。于是他开始正视这个新的挑战,每天找导师改文章,回来后则一字一句仔细推敲,常常会花一整天时间。导师也不厌其烦,从题目怎么取、摘要怎么写一步一步教起。文稿一来一回在导师和彭博手中辗转了整整47遍。彭博逐渐理解导师花费这么多心血是为了培养他成为学者,而不是仅仅完成一个科研项目。

2015年是国际光年,也是爱因斯坦在《物理年鉴》(Annalen der Physik)发表狭义相对论110周年。彭博想把工作投给《物理年鉴》,这个想法得到了张老师的大力支持。一个月后审稿结果发还,让彭博沮丧的是,两个审稿人提了整整3页共20多条修改意见。张浩老师鼓励彭博不要气馁,在第48遍修改中把条理梳理清楚。师生二人在寒假日夜奋战,终于在春节前完成了10页纸近5000字的答复,重新投稿。最终文章顺利被《物理年鉴》接收,于20163月正式发表,当时恰好是爱因斯坦在《物理年鉴》发表广义相对论100周年(1916.3.20)。此文最终入选了20166月的封底文章。

  

《物理年鉴》创刊于1799年,曾刊登过无数诺奖文章。文章的发表,让彭博第一次感到自己离真正的科学家是这样的近。在本科阶段就得以追随普朗克、爱因斯坦、玻尔和海森堡们的足迹,这篇文章的发表彻底激发了彭博同学的学术热情。

之后彭博受到文献启发猜想可能是硫空位影响了二硫化钼的散热性能,经过半年的努力,猜想得到证实,文章发表在美国化学学会旗下期刊Journal of Physical Chemistry C上。

  

面对最前沿未知的挑战,给出自己的答案

20157月中旬,彭博在旁听第一届凝聚态物理会议时突然眼前一亮,拓扑材料单层锡原子锡烯也许可以实现非常好的热电效应,这个想法得到了张老师的大力支持。非常幸运的是,201583日,锡烯被宣布制备成功。彭博加班加点,不到5天就把相关工作挂到ArXiv,最后文章投稿在Nature旗下的期刊Scientific Reports上。该工作首次预测了锡烯的声子热导率,发现其是非常好的潜在热电材料。文章刚发表,就有十几位科研人员发邮件询问相关工作。20167月这篇文章被ESI数据库评选为物理类中最优秀的1%,到201611月已经被他引近30次。自己的工作能得到世界各地研究人员的肯定,让他非常欣喜。虽然他只是坐在复旦的一小块书桌前,但却可以和全世界的科研人员一起自由交流,分享科研的成果和感悟。

  

20151224日,彭博在睡前突然收到一条微信,本来以为是圣诞祝福,结果却是张浩老师发来的消息,链接指向刚发表在Science的一篇文章,宣布单层硼原子硼烯被成功制备。彭博立刻睡意全无,冲回办公室打印文章连夜读完,立刻投入工作。他不顾5天后的专业课考试,连续几天废寝忘食工作,计算了硼烯的电学、光学和热力学性质。1226日晚,张浩老师问彭博预计什么时候可以做完计算,得到的回答是“已经在写文章了”,张老师立刻连夜加班,师生在办公室每天都修改文章至深夜。论文不到两周就发布在ArXiv上,立刻受到国内外研究人员的广泛关注,还没正式发表就已经被他引5次。相关工作于20164月发表在英国皇家化学学会旗下期刊Journal of Materials Chemistry C上,并在3个月后被ESI数据库评选为材料类文章中最优秀的1%.

  

彭博正处于敢于质疑、猜想无边界的年华。经过几项工作的洗礼,张浩老师开始让彭博自己寻找研究方向。二碘化铅是合成钙钛矿太阳能电池的原料,然而铅是有害的元素,所以很多工作都在寻找其替代材料。彭博的思路是反其道而行之,是否可以利用其性质,使有害元素能为我所用?所以他立刻尝试计算其热学性质,发现它非常不利于散热,从而可以利用热电效应将热量转化为电能。这种设计可以提高效率,促进铅的回收利用,也为寻找其替代材料提供了思路。文章正在投稿中。

彭博的另一个工作发现外尔半金属钽砷的热电性能特别高。此材料是2015年由中国科学家翁红明老师最早预言的拓扑材料。彭博和北大的一位博士讨论钽砷是否可以做热电材料,师兄认为半金属热导很高,肯定不适合做热电。本科生彭博敢于尝试,坚持对钽砷的热学和电学性质做了理论计算,最后发现虽然钽砷热导很高,但热电效率同样也非常好。张浩老师拿到结果后非常高兴,甚至请来最早预言钽砷的翁老师一块为文章提供宝贵意见。文章以High Thermoelectric Performance of Weyl Semimetal TaAs为题,在201610月发表在荷兰历史悠久的出版集团Elsevier旗下的顶级刊物Nano Energy上,这份杂志还专门要了彭博同学、张浩老师、邵和助老师和其他合作成员的照片和简历,介绍其研究兴趣和研究方向。

  

  

FDUROP:培养学术研究能力和精神

彭博同学能一步一步走到今天,还得益于复旦大学鼓励本科生独立开展科研的氛围。正是有了“学术独立、思想自由”的复旦精神的熏陶,以及课题组自由、包容的土壤,彭博同学才能敢于不断试错,在尝试中不断发现自己的潜能,为推进一小步人类知识的一小块,贡献自己的力量。《庄子》有言:“风之积也不厚,则其负大翼也无力”。

  

      1974年,李政道先生参观了复旦大学,写下了《参观复旦大学后的一些感想》一文,他认为基础科学人员发挥效用的最高峰往往在年纪相当轻的20-30岁之间,因为年轻人敢于提出问题、敢于怀疑已有的科学结论、不怕失败。1998年李政道先生在复旦大学设立“䇹政中国大学生见习进修基金(CURE)”,2003年复旦利用校内经费启动“望道项目”,2007年启动了“曦源项目”,2012年启动了“登辉计划”,形成层次分明的“本科生学术研究资助计划(FDUROP)”体系,每年资助超过500名本科生独立参与学术研究及创业实践。有了这样的项目,无数像彭博同学一样的复旦学子可以在敢于质疑、敢于猜想的年华里获得自由选择方向、自由从事研究的机会,尽管在他们从事科研的过程中很多猜想、很多尝试都没有成功,但是李政道先生设置莙政项目的本意,是让大学生尽早地参与科学研究,去培养学术精神,而不仅是追求学术成果。作为中国最优秀的学生群体之一,复旦学生在自由宽松的氛围中形成了敢于质疑、勇于创新、追求卓越的学风。在这样的土壤下,复旦大学光科系最早开展了针对本科低年级学生的零门槛科研,每年有一半以上的同学在FDUROP申请项目,在完成课题的过程中一步一步成长。当彭博同学加入课题组后选择了全新的研究方向时,张浩老师告诉他,他种下了一颗种子。当彭博同学完成课题选择直研本校继续拓展原先的课题时,他的方向已经成为了全课题组的主攻方向,正在开花结果。

现在彭博同学已经进入研究生阶段的学习,仍不忘记回报FDUROP的培养,抽出时间在教务处实践教学办公室担任助管,期望有机会帮助更多的学弟学妹在本科期间接触科研。“我原先只看到自己和自己的课题组在创新的最前沿精雕细琢、努力进取乃至有所突破。”他说,“但是当我担任助管以后,发现在复旦有很多像我一样的本科生,已经在科研领域第一线辛勤耕耘、开拓创新,每年有几十篇非常优秀的论文发表,为他们服务比我自己发表了这么多论文还要快乐。”

  

  

 

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