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WILEY人物访谈——美国俄勒冈州立大学纪秀磊教授

MVC MaterialsViews 2022-09-26

本周末WILEY人物访谈我们对话的是美国俄勒冈州立大学纪秀磊教授。他给我们介绍了课题组在电化学储能领域的研究工作,并展望了储能领域的未来发展。他在访谈中特别提到了母校吉林大学以及每个阶段的导师们对他科研生涯的影响。


以“匠人”比喻科研工作者,他在访谈最后和青年科研工作者分享了自己的科研生活的感悟:“做一个善良的匠人。在一个充满未知的世界,在一个飞速变化的世界,不要试图去做一个“聪明”人,而是保持一颗童真的心,这也许是最稳妥的。”希望对大家有所启示。



纪秀磊教授 (David Ji)于2003年在吉林大学化学学院取得学士学位, 于2006年和2009年在加拿大滑铁卢大学化学系取得硕士和博士学位。2010在滑铁卢大学进行了博士后研究。2010底到2012年七月,在美国加州大学圣巴巴拉分校进行了博士后研究。2012年到2017年,任美国俄勒冈州立大学化学系助理教授。2017年至今,任俄勒冈州立大学化学系副教授(终身教授)。 至今在学术期刊上共发表论文104 篇,总引用超过15000次(谷歌学术数据)。他获得的主要奖项包括: 2009 年中国国家优秀自费留学生奖,2010 加拿大国家自然科学和工程研究委员会博士后奖、创新奖,和2016年美国国家科学基金会 CAREER 奖。

Introduction


MVC:请您先简单介绍一下您课题组的科研工作?

David: 我们课题组的宗旨是寻找适于大规模储能的电池化学的工作原理,拓展电池化学的空间,为电化学储能工业的发展助力技术机遇。基于这样的愿景,我的团队与合作者们,在电池离子载流子这一维度,近期提出了以下一些思路。这些电池体系都是使用水溶液作为电解质的:

(1)质子电池中的格罗特斯机理—‘超越扩散局限’的质子传导。这为大功率电池技术的设计提出了全新的方向,将一个1805年就被提出的古老、却被忽视的机理应用在电池的设计中。(2)非金属阳离子作为电池载流子。在这个方向,我们致力于研究分子离子,或者叫做多原子离子,作为载流子和电池结构之间的相互作用,尤其是超分子作用力和非离子键化学键的形成。我们对水和离子、铵根离子在电极中的储存和迁移,对电极中结晶水的嵌入、迁出进行了初步的研究。(3)阴离子作为水系双离子电池的载流子。我们最近发现了结构密实的金属氧化物能够可逆地储存阴离子,为双离子电池设计提供了一个新的思考方向。(4)水系锌离子电池的ZnCl2水溶盐体系。我们发现了ZnCl2水溶盐体系可以抑制锌金属沉积的枝晶生长、提高其库伦效率;同时发现该电解质使得反向双离子电池成为可能。(5)水系铁电池的设想。我们提出了使用金属铁作为电池的负极,以及使用二价亚铁离子作为电池的载流子的设计。这些是我们近期感兴趣的方向,主要是基础性的研究。


Upbringing and early interest in science


MVC: 当您还在上学的时候,您想未来从事什么职业?是什么把您吸引到科学领域的呢?

David: 我对科学研究真的开始感兴趣是在吉林大学化学学院读本科的时候。我非常幸运,大三能够到杨柏老师的课题组做本科论文。是在杨柏老师和张皓师兄的指导下,我的学术生涯得以开蒙。在杨柏老师课题组一年多的时间里,我参加了组会,参与了组里的很多活动。我亲身感受到了吉大化学、师长们对科学的热爱和执着,尤其是一丝不苟、求实、创新的学风。特别感谢张皓师兄,耐心地带着我见识了几乎整个的科研工作的流程。我有幸看到张皓师兄如何将新的想法,通过缜密地实验进行推理验证,最后达成高质量的学术论文。我们这些同学是很幸运的。在学术上非常有成就的博士生导师们会给我们本科生上课,比如张希老师,冯守华老师,杨柏老师,陈接胜老师等等。导师们的风采记忆犹新,对他们的教诲感激不尽。吉大化学学院学生会的工作是出色的。他们经常邀请大导师们给我们做报告,谈理想。偶像的力量真的是无穷的。吉大化学营造的良好的学术氛围,给本科生提供了丰富的学术营养。感谢母校。


MVC: 您觉得对您职业生涯影响最大的人是谁?

David: 帮助过我学术工作的人有很多。我的老师,同行、合作者,朋友,学生还有家人。其中加拿大滑铁卢大学的 Linda F. Nazar教授和美国加州大学圣芭芭拉分校的 Galen D. Stucky教授,这两位导师确实对我的思考习惯有很大的影响。

我很感激Nazar 教授,在她组里的时候,她非常用心地教我。她修改我每一篇论文草稿的时候,都会让我坐在她旁边,看她逐字、逐行地修改,她经常会为使用哪一个词更恰当而推敲良久。她非常注重文章的整体逻辑,也看重细节和文章的文学性。Nazar 教授对学生的支持是无条件的。学生感谢她时,她只会淡淡地说“这是我的工作。” Nazar教授工作起来是忘我的,她几乎是全年无休地工作。但是她并不要求学生也这样努力,她尊重学生对生活的选择。

我感谢我的博士后导师Stucky教授。Stucky教授为他实验室的成员营造了一个开放的、合作的环境。他会鼓励组内的合作,推荐我们去和学校里其他的老师沟通、建立合作关系,这样形成了一个天然的跨组的合作团队。他常常告诫大家的是“be thoughtful”,思虑周全。我从他老人家那里看到,做学问首先是做一个思虑周全、善良的人。


Main field of interest


MVC: 对于您发表的著作,哪些是令您最骄傲的?您最喜欢的是您哪部分的研究工作?

David: 其实对于科研工作者来说,我们也是匠人,每一篇工作都是自己的一个作品,这无关乎文章的影响因子。初衷之一是希望这些文章真的能对领域里的同行有用,节省同行的时间,推动领域的发展。


MVC: 您的研究组对于储能领域的将来有什么兴趣?

David: 储能是21世纪世界经济可持续发展所面临的最大的难题之一。储能技术是解开环境恶化,气候变暖,和开启未来新能源工业发展的一把钥匙。电化学储能是突破这个难题的重要出路之一。电化学储能就是:去耦合的氧化还原反应。其实是将原本在单一的点上发生的氧化还原反应,延伸、拓展到三维的空间上,这样就可以让电子们跑到外电路的导线‘高速公路’上去兜兜风。电化学反应的过程就是让电子和原子协同搬个家,而且是远距离协同搬家,也就是去维持化学反应的电荷守恒和产物的电中性。基于电池化学反应的本质,其实电池化学的设计有着广阔的空间和多种可能性。未来最能得到市场认可的电化学储能技术,应该是在它的使用寿命中,所储存的每一度电的成本,达到相对最低。这需要它的安全性极好,从而最大化地降低安全责任风险所带来的无法承担之成本。同时生产电池所用的原料,要资源极丰富,从而保证不仅当下成本低,而且这样的电池,造得越多成本就越低。我希望我们的基础电池材料化学研究,在这样的大方向的指引下,为未来电池技术的发展助力。


Work life balance


MVC: 科学工作之余,您如何平衡生活和工作?您最大的爱好是什么?

David: 除了化学,我在平时喜欢学习历史,经济,金融等一些文科知识。我很喜欢里面的思辨,其实很多时候和科学是相通的。我平时喜欢听一些知识服务APP,比如“得到”。我相信终身学习。经常能学到新的东西,这是快乐的事。平衡生活和工作并不容易,我感激家人对我的支持。


Advice to youth


MVC:您认为什么是科学工作者最重要的品质?您对有志从事科学研究的青年学生有什么建议?

David: 科学工作者的品质,这个问题很大。我想大概是:有大局观,但是喜欢较真,注重细节,考虑周到。

对于青年学生来说,我只有一个建议:做一个善良的匠人。在一个充满未知的世界,在一个飞速变化的世界,不要试图去做一个“聪明”人,而是保持一颗童真的心,这也许是最稳妥的。与青年同学们共勉。

 


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