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张树辰:在学术自由中学会提升和创新

2018年是贯彻落实党的十九大精神的开局之年,也是北大建校120周年和全面推进“双一流”建设的关键一年。研究生院以建设世界一流水平的研究生教育体系为目标,以“北京大学博士研究生教育综合改革”为抓手,在研究生培养管理、资助体系、学科交叉、国际化等方面采取了一系列举措,旨在推动研究生培养质量的全面提高,实现北大研究生教育的内涵式发展。藉此契机,研究生院将推出“青春的榜样——北京大学优秀博士生”系列访谈报道,希望以这些优秀的博士生为榜样,激励更多的研究生同学刻苦学习、不懈努力,成为“有理想、有本领、有担当”的拔尖创新人才。

 

张树辰,北京大学化学与分子工程学院物理化学专业2012级博士,师从张锦教授。主要从事碳纳米管的结构可控制备的生长方法研究。作者在攻读博士期间,在国际著名期刊Nature、JACS等发表文章16篇,曾获得北京大学“校长奖学金”、“博士研究生国家奖学金”、博士学业奖学金、纳米化学研究中心“纳米之星”、北京大学物理化学研究所“彤程化学奖”、北京大学“创新奖”、北京大学三好学生、“卢嘉锡优秀研究生”等奖励以及2018年北京大学“学术十杰”荣誉称号。2017年,成为北京大学“博雅”博士后,继续在化学与分子工程学院进行后续课题的研究。

 

自2012年进入北京大学化学与分子工程学院到2018年博士毕业,我在燕园度过了相当充实的五年。五年的时间,燕园将我从一个“科研小白”塑造成了一个具有自信、有能力的“科技工作者”。回顾五年,凭借着发表的几篇不错的文章,把不少奖学金收入囊中,甚至也斩获了2018年北京大学“学术十杰”的称号,这样的我或许是别人眼中所谓的“优秀者”,但是在我看来,这种“优秀”是相当普遍的,而我只是侥幸成为一个代表而已。这种优秀无疑和学院、学校的教育和培养是分不开的。那么我从自身的角度来谈一谈,我从中学到和受益的方面。

 

自上而下的宽容

 

作为学生,我们是极容易“出错”的,尤其是在与我们紧密联系的生活和科研工作上,但难得是我们能够被“宽容”和“谅解”。我所主要从事的研究是关于碳纳米管结构控制制备方面的,碳纳米管的尺寸仅为纳米级别,因此碳纳米管这种材料的观察只能通过一些电子显微镜等手段。我所常用到的就是扫描电子显微镜,我的一次“重大”的错误也是发生在这个仪器上。那是我刚接触这个仪器时,在一次向外取样品时,样品杆还没彻底拉出腔室时,我便按下了中间一个闸板门的关闭,可想而知,样品杆和闸板门华丽地相撞了。对于电子显微镜相关的仪器,其部件都是相当脆弱和昂贵的,显然这一失误,很有可能让自己面临严重的处罚。于是我及时联系仪器管理员,幸好部件没有严重损坏,在我及时向管理员道歉和导师汇报后,意外地他们竟“宽容”了我。可是我却深深地自责了,是自己的粗心造成的失误。后来他们告诉我,对于初学者,犯错是不可避免的,一定的“宽容”才能让你们放开手脚大胆地做实验,一味的惩罚才会让你们畏手畏脚,“宽容”也不是无限度的,错误不能犯第二次。他们的“宽容”让我受到了教育,提高了自己的责任心。正是这件事致使我成了每次中心仪器培训的“典型”,也是这次让我反而成为了管理员的助手,让我在仪器使用上受益良多。

北大对学生的宽容为学生充分发挥潜能,自由成长创造了良好的环境。北大的这份宽容,也不仅仅体现在对多种思想的“兼容并包”,还有更多关于真实生活的。但是对于我们,“宽容”不能被我们消遣,却值得我们学习和继承。

 

自由的学术氛围

 

从事科学研究,最难得的就是有一个开放自由的环境,显然北大是一贯主张“学术自由”的。学校给予我们的自由有三个方面,一是选择导师的自由,二是课题选择的自由,三是发表想法和表达意见的自由。

在刚踏入北大的时候,我们可以根据自己喜欢的科研方向来确定自己的导师,我就是这样确定的我的导师张锦教授,同时根据我所喜欢的光谱和材料制备方向,最终确定了我的课题方向为碳纳米管的结构可控制备。大的课题方向确定后,我有自由去安排我的课题怎么去进行,采用哪种合理的手段。显然这种自由的极致让我想到了我的一位师兄,他当时的课题也是围绕碳纳米管的,但是他最后根据自己本科的科研经历,开展了关于碳纳米管气凝胶的研究,并且做的很不错,开辟了一个新的方向。当然我感受更深的就是自由的发表想法和表达意见,我们能够随时和导师、师兄弟等进行畅所欲言的交流,不知不觉中我们就会得到提升和拓展。为了更好地让我们进行交流,学院和研究生院还组织了一些研究生论坛,例如物化所的研究生前沿论坛和交叉学院的研究生论坛,都是让我们进行自由交流的好机会。

适度的自由能够让我们突破自己,自由也能够让我们有所创新。

 

频繁的国际交流

 

科学研究可能最忌的就是闭门造车,所以我的导师、学院以及研究生院都鼓励我们走出去,走到世界的舞台上,和一些大家进行交流,看一看世界的科研前沿在哪里。

张树辰与碳纳米管发现者Sumio Iijima教授的合影

张树辰和“碳材料之母”Mildred Dressehaus教授的合影

 

在研究生院提供的研究生交流基金的资助下,我有幸分别于2015、2016以及2017年到不同的国家参加“NT”会议。会议期间,尽管我的工作仅仅以墙报的形式展出,但是我却和很多国际上知名的前辈进行了交流,明白了碳纳米管生长领域研究的难点在哪,大家是如何看待这个问题的,什么样的研究手段是合适的。同时,也让更多的国际同行了解我们的工作,对我们的工作提出更好的建议,也给了我们和国际同行建立合作的机会。例如,我们发表在Nature的那篇文章,虽然我们有一定的实验证据,但是通过与韩国蔚山国家科学技术研究所丁峰教授的合作,我们从理论上构建模型,增加了我们结果的可信性。


张树辰2017年在巴西参加“NT17”会议的相关留影

北大提供的国际交流的机会,让我们走到世界的舞台,让自己有一种从学生到一个学者的蜕变经历。短短三点,希望能够对大家有所启发,能够让大家充分利用好北大给予我们的良好环境和资源,努力发展自己。此刻,我已博士毕业半年有余,但是借助北大提供的良好平台,再次成为北大的一名“博雅”博士后,可以有幸在化学院继续未完成的工作。值此北京大学120周年来临之际,祝愿北京大学积历史之厚蕴,更展宏图,再谱华章。

发表文章

 

[1] Shuchen Zhang†, Lixing Kang†, Xiao Wang, Lianming Tong, Liangwei Yang, Zequn Wang, Kuo Qi, Shibin Deng, Qingwen Li, Xuedong Bai, Feng Ding and Jin Zhang*, Arrays of horizontal carbon nanotubes of controlled chirality grown using designed catalysts, Nature, 2017, 543, 234–238. (†Contributed equally)

[2]Shuchen Zhang, Lianming Tong, Jin Zhang*, The road to chirality-specific growth of single-walled carbon nanotubes, Nat. Sci. Rev., nwx080, 2017.

[3] Xiulan Zhao†, Shuchen Zhang†, Zhenxing Zhu†, Jin Zhang*, Fei Wei* and Yan Li*, Catalysts for single-wall carbon nanotube synthesis—From surface growth to bulk preparation, MRS Bulletin, 2017, 42, 809-818. (†Contributed equally)

[4]Shuchen Zhang, Yue Hu, Juanxia Wu, Dan Liu, Lixing Kang, Qiuchen Zhao, Jin Zhang*. Selective Scission of C-O and C-C Bonds in Ethanol using Bimetal Catalysts for the Preferential Growth of Semiconducting SWNTs Arrays. J. Am. Chem. Soc., 2015, 137, 1012-1015.

[5]Shuchen Zhang, Lianming Tong, Yue Hu, Lixing Kang, Jin Zhang*. Diameter-specific Growth of Semiconducting SWNTs Arrays using Uniform Mo2C Solid Catalyst. J. Am. Chem. Soc., 2015, 137, 8904-8907.

 

[6] Dewu Lin, Shuchen Zhang, Zhe Zhang, Wenping Hu, Jin Zhang*, Microwave-Assisted Regeneration of Single-Walled Carbon Nanotubes from Carbon Fragments, Small, 2018, just accepted.

[7] Dan Liu, Pan Li, Xiaoqing Yu, Jianting Gu, Jie Han, Shuchen Zhang, Hongbo Li, Hehua Jin, Song Qiu, Qingwen Li and Jin Zhang*, A Mixed-Extractor Strategy for Efficient Sorting of Semiconducting Single‐Walled Carbon Nanotubes. Adv. Mater., 2017, 29(8).

[8] Juanxia Wu, Shuchen Zhang, Dewu Lin, Bangjun Ma, Liangwei Yang, Shuqing Zhang, Lixing Kang, Nannan Mao, Na Zhang, Lianming Tong* and Jin Zhang*, Anisotropic Raman- Enhancement Effect on Single-Walled Carbon Nanotube Arrays. Adv. Mater. Interfaces, 2017, just accepted.

[9] Lei Tang, Yuting Luo, Shuchen Zhang, Qichong Zhang, Yagang Yao* and Jin Zhang, Substrate-anchored solid solution catalysts for high density SWNTs growth. Carbon, 2018, 126, 313-318.

[10] Lixing Kang, Shuchen Zhang, Qingwen Li and Jin Zhang*. Growth of Horizontal Semiconducting SWNT Arrays with Density Higher than 100 tubes/μm using Ethanol/Methane Chemical Vapor Deposition. J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 672-675.

[11] Lixing Kang, Shibing Deng,Shuchen Zhang, Qingwen Li and Jin Zhang*. Selective Growth of Subnanometer Diameter Single-Walled Carbon Nanotube Arrays in Hydrogen-free CVD. J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 12723-12726.

[12] Shibin Deng, Jingyi Tang, Lixing Kang, Yue Hu, Fengrui Yao, Qiuchen Zhao, Shuchen Zhang, Kaihui Liu and Jin Zhang*. High-Throughput Determination of Statistical Structure Information for Horizontal Carbon Nanotube Arrays by Optical Imaging. Adv. Mater., 2016, 28, 2018-2023.

[13] Yue Hu, Lixing Kang, Qiuchen Zhao, Hua Zhong, Shuchen Zhang, Liangwei Yang, Zequn Wang, Jingjing Lin, Qingwen Li, Zhiyong Zhang, Lianmao Peng, Zhongfan Liu and Jin Zhang*. Growth of high-density horizontally aligned SWNT arrays using Trojan catalysts.Nat. Commun., 2015, 6, 6099.

[14] Lixing Kang, Yue Hu, Lili Liu, Juanxia Wu, Shuchen Zhang, Qiuchen Zhao, Feng Ding, Qingwen Li, Jin Zhang*. Growth of Close Packed Semiconducting Single-walled Carbon Nanotube Arrays Using Oxygen-Deficient TiO2 Nanoparticles as Catalysts. Nano Letter. 2015, 15, 403-409. 

[15] Lixing Kang, Yue Hu, Hua Zhong, Jia Si, Shuchen Zhang, Qiuchen Zhao, Jingjing Lin, Qingwen Li, Zhiyong Zhang, Lianmao Peng, Jin Zhang*. Large area growth of ultra-high density SWNT arrays on sapphire substrate. Nano Research, DOI: 10.1007/s12274-01 5-086 9-9.

[16] Yabin Chen, Yingying Zhang, Yue Hu, Lixing Kang, Shuchen Zhang, Huanhuan Xie, Dan Liu, Qiuchen Zhao, Qingwen Li, Jin Zhang*. State of the Art of Single-Walled Carbon Nanotube Synthesis on Surfaces. Adv. Mater., 2014, 34, 5898-5922.

 

 

 

 

 

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