崔屹院士：我近30年科研生涯的最大體會(huì)：科研的最高境界是“無招勝有招”！
2024-12-31 11:21:31
作者：詮釋干貨 來源：詮釋干貨
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崔屹，美國國家科學(xué)院院士，斯坦福大學(xué)終身教授、博士生導(dǎo)師、納米材料科學(xué)家。1998年獲得中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)理學(xué)學(xué)士學(xué)位；2002年在哈佛大學(xué)獲得博士學(xué)位；2003年在加州大學(xué)伯克利分校從事博士后研究；2004年入選世界頂尖100名青年發(fā)明家；2005年進(jìn)入斯坦福大學(xué)任教，先后擔(dān)任助理教授、副教授、教授；2014年獲得首屆納米能源獎(jiǎng)；2017年獲得布拉瓦尼克青年科學(xué)大獎(jiǎng)之物質(zhì)科學(xué)與工程技術(shù)獎(jiǎng)；2020年當(dāng)選美國科學(xué)促進(jìn)會(huì)會(huì)士。其主要研究方向?yàn)榧{米材料在能量存儲、光伏器件、拓?fù)浣^緣體、生物及環(huán)境等方向的應(yīng)用。崔屹教授在他的2024年終總結(jié)中寫道，“我近30年科研生涯的最大體會(huì)：科研的最高境界是“無招勝有招”，是我讀金庸武俠小說和做科研的融合，我斯坦福實(shí)驗(yàn)室的科研成果一直在這個(gè)指導(dǎo)思想下進(jìn)行，現(xiàn)在把2024的10大科技進(jìn)展和大家匯報(bào)， 有多項(xiàng)驚喜發(fā)現(xiàn)和發(fā)明。”1) 發(fā)現(xiàn)材料科學(xué)新現(xiàn)象，twisted epitaxy （扭曲外延），對材料科學(xué)有foundational的影響，由博士生 Yi Cui（崔一）領(lǐng)銜，論文在Science上發(fā)表；2) 發(fā)現(xiàn)軟模版液晶相可以讓鋅和二氧化錳電化學(xué)沉積變得更可控和更可逆，庫倫效率很高，實(shí)現(xiàn)了水基電池的重大突破，由博士后Yuqi Li領(lǐng)銜, 論文在Nature Energy上發(fā)表;3) 發(fā)現(xiàn)金屬鋰電池在放電態(tài)進(jìn)行休息，可以恢復(fù)容量，發(fā)現(xiàn)其中機(jī)理，對電池壽命的大大增加提供解決方案， 由博士生Wenbo Zhang領(lǐng)銜，論文在Nature上發(fā)表；4) 發(fā)現(xiàn)交流電泳現(xiàn)象可以用來恢復(fù)硅負(fù)極的容量，讓高能量密度硅負(fù)極電池壽命大大延長，由博士生Yufei Yang領(lǐng)銜, 論文在Science上發(fā)表;5) 冷凍電鏡材料領(lǐng)域的又一大突破：我們在外加電壓的條件下，把有電活性的催化劑快速冷凍，發(fā)現(xiàn)驚訝的亞穩(wěn)定態(tài)，該方法對材料及生物領(lǐng)域都會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，由博士生Yanbin Li領(lǐng)銜，論文在Nano Letters上發(fā)表；6) 發(fā)明多孔集流體技術(shù)把鋰電池充電速度提高4倍，由博士后Yusheng Ye領(lǐng)銜，論文在Nature Energy上發(fā)表；7) 高能量密度金屬鋰電池界面SEI膜形成的機(jī)理解析，對壽命和安全性有大的影響，由博士后Weilai Yu領(lǐng)銜，和鮑哲南老師共同指導(dǎo)完成，論文在Nature Chemistry上發(fā)表，Weilai即將在多倫多大學(xué)開始做教授；8) 利用HER和HOR實(shí)現(xiàn)高能量效率低成本的海水堿化 ，用于二氧化碳捕捉，對氣候變化做貢獻(xiàn)， 由博士后Xun Guan領(lǐng)銜，論文在PNAS上發(fā)表；9) 不需要外在能量，反而產(chǎn)生電能進(jìn)行鹵水鋰元素提純，巧妙利用了陰離子濃度差提供免費(fèi)的能量，由博士后Ge Zhang領(lǐng)銜, 論文在Nature Water上發(fā)表;10) 利用HER和HOR， 固態(tài)電解質(zhì)的鋰離子選擇性，實(shí)現(xiàn)高能量效率低成本在鹵水里進(jìn)行鋰元素提純，由博士后Rong Xu領(lǐng)銜，論文在Matter上發(fā)表。
發(fā)現(xiàn)材料科學(xué)新現(xiàn)象，twisted epitaxy（扭曲外延），為二維材料的結(jié)構(gòu)-功能研究提供了新途徑，并可能作為納米反應(yīng)器用于材料生長的控制，由博士生崔一領(lǐng)銜，論文在Science上發(fā)表；Twisted epitaxy of gold nanodisks grown between twisted substrate layers of molybdenum disulfide, Science (2024). https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk5947發(fā)現(xiàn)軟模版液晶相可以讓鋅和二氧化錳電化學(xué)沉積變得更可控和更可逆，庫倫效率很高，實(shí)現(xiàn)了水基電池的重大突破，由博士后李鈺琦領(lǐng)銜, 論文在Nature Energy上發(fā)表；原位形成液晶界面沉積Zn/MnO2表面活性添加劑的設(shè)計(jì)骨架圖
In situ formation of liquid crystal interphase in electrolytes with soft templating effects for aqueous dual-electrode-free batteries. Nature Energy, 2024, https://doi.org/10.1038/s41560-024-01638-z.發(fā)現(xiàn)金屬鋰電池在放電態(tài)進(jìn)行休息，可以恢復(fù)容量，發(fā)現(xiàn)其中機(jī)理，對電池壽命的大大增加提供解決方案， 由博士生Wenbo Zhang領(lǐng)銜，論文在Nature 上發(fā)表；CE和TGC數(shù)據(jù)圖——說明從放電狀態(tài)休息的容量恢復(fù)Recovery of isolated lithium through discharged state calendar ageing. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06992-8發(fā)現(xiàn)交流電泳現(xiàn)象可以用來恢復(fù)硅負(fù)極的容量，讓高能量密度硅負(fù)極電池壽命大大延長，由博士生楊羽飛領(lǐng)銜, 論文在Science上發(fā)表；Capacity recovery by transient voltage pulse in silicon-anode batteries. Science (2024). DOI:10.1126/science.adn1749冷凍電鏡材料領(lǐng)域的又一大突破：崔屹等人在外加電壓的條件下，把有電活性的催化劑快速冷凍，發(fā)現(xiàn)驚訝的亞穩(wěn)定態(tài)，該方法對材料及生物領(lǐng)域都會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，由博士生李彥彬領(lǐng)銜，論文在Nano Letters上發(fā)表；電化學(xué)操作冷凍裝置的工作原理和樣品制備過程圖Electrified Operando-Freezing of Electrocatalytic CO2 Reduction Cells for Cryogenic Electron MicroscopyRobert Sinclair, Nano Letters.2024. DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c03000發(fā)明多孔集流體技術(shù)把鋰電池充電速度提高4倍，由博士后葉玉勝領(lǐng)銜，論文在Nature Energy上發(fā)表；Quadruple the rate capability of high-energy batteries through a porous current collector design. Nature Energy (2024). https://doi.org/10.1038/s41560-024-01473-2高能量密度金屬鋰電池界面SEI膜形成的機(jī)理解析，對壽命和安全性有大的影響，由博士后Weilai Yu領(lǐng)銜，和鮑哲南老師共同指導(dǎo)完成，論文在Nature Chemistry上發(fā)表，Weilai Yu即將在多倫多大學(xué)開始做教授；
橋接SEICu化學(xué)、形成和鈍化示意圖
Electrochemical formation of bis(fluorosulfonyl)imide-derived solid-electrolyte interphase at Li-metal potential. Nature Chemistry (2024). https://doi.org/10.1038/s41557-024-01689-5
利用HER和HOR實(shí)現(xiàn)高能量效率低成本的海水堿化，用于二氧化碳捕捉，對氣候變化做貢獻(xiàn)，由博士后Xun Guan領(lǐng)銜，論文在PNAS上發(fā)表；HER/HOR耦合系統(tǒng)用于低能耗海水堿化Seawater alkalization via an energy-efficient electrochemical process for CO2 capture, Proceedings of the National Academy of Science（2024 ）https://doi.org/10.1073/pnas.2410841121.不需要外在能量，反而產(chǎn)生電能進(jìn)行鹵水鋰元素提純，巧妙利用了陰離子濃度差提供免費(fèi)的能量，由博士后Ge Zhang領(lǐng)銜, 論文在Nature Water上發(fā)表；Spontaneous lithium extraction and enrichment from brine with net energy output driven by counter-ion gradients. Nature Water (2024). https://doi.org/10.1038/s44221-024-00326-2利用HER和HOR， 固態(tài)電解質(zhì)的鋰離子選擇性，實(shí)現(xiàn)高能量效率低成本在鹵水里進(jìn)行鋰元素提純，由博士后許榮領(lǐng)銜，論文在Matter上發(fā)表。Continuous lithium extraction from brine by efficient redox-couple electrodialysis, Matter, 2024, https://doi.org/10.1016/j.matt.2024.07.014.崔屹教授及其課題組的研究方向多種多樣，但都時(shí)刻保持在相關(guān)領(lǐng)域最前沿；研究內(nèi)容多領(lǐng)域交叉，但都產(chǎn)出著最高水平的科研成果。崔屹教授先后在Science、Nature、Nature Nanotechnology、Nature Materials、Nature Chemistry、Nature Energy、Joule、JACS等世界頂級期刊發(fā)表高水平論文700余篇，被引次數(shù)20萬+，H指數(shù)為253。另外，崔屹教授本人也熱衷于參加各類相關(guān)學(xué)術(shù)活動(dòng)和學(xué)術(shù)會(huì)議，擔(dān)任了國內(nèi)多所高校的兼職教授，積極與各領(lǐng)域同行同事交流經(jīng)驗(yàn)、熱心學(xué)習(xí)。最后分享一段崔屹教授的語錄：“必須要放下一切問題，摒棄雜念，專注在事情上，不斷地往前想，往前做。如果想著你厲害還是我厲害，僅僅這個(gè)問題就把自己打敗了，根本專注不了。最后，專注到心無旁騖的人才能夠勝出。”祝大家在科研的道路上越戰(zhàn)越勇，連創(chuàng)佳績！
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