來源 | 重慶發佈、重慶大學電氣工程學院、清華研讀間
本科畢業於山東大學,隨後保研直博到清華大學,畢業後任職某知名企業做研究,再到如今成為重慶大學的博士生導師,陶璐琪走過了這樣一段科研路。
曾經就讀清華的陶璐琪,博士前三年幾乎無文章產出,第四年才陸續出成果。讓人沒想到的是,學術新秀的評選舞台上,他卻拿出來11篇一作論文的優異成績,其中還包括頂級期刊Nature Communications和頂級國際會議IEDM。
做科研,有人照貓畫虎、移花接木,但他非要做到「無中生有」,要做真正有影響力的事,寫真正高質量的文章。
陶璐琪
近日,陶璐琪又以一項研究成果引起關注!身為重慶大學電氣工程學院特聘研究員、“90後”博士生導師的他,通過石墨烯,可幫助聾啞人士“説話”,實現與人交流。
陶璐琪博士畢業於清華大學微電子學研究所,2018年重慶大學能源互聯網及智能裝備協同創新中心成立,陶璐琪被特聘到重慶大學,從事新型微納材料與微納傳感技術等的研究,陶璐琪也把這個研究帶到了重慶大學。
圖源:重慶大學電氣工程學院
他曾在國際重要學術期刊和國際會議論文集上發表論文50餘篇,包括頂級刊物Nature Communications、ACS Nano、Advanced Functional Materials、Biosensors & Bioelectronics、Applied Physics Letters、微電子領域頂級國際會議IEDM等,獲得授權發明專利3項。
在項目方面,他承擔國家自然科學基金、國家重點研發計劃子課題、重慶市自然科學基金等項目。在科研成果方面,提出的智能石墨烯人工喉工作榮獲科技導報評選的2017年“中國十大重大技術進展”以及首屆中國國際智能產業博覽會十大“黑科技”創新產品,被新華網、鳳凰網、新浪網等諸多媒體報道。
讀博前三年零文章產出
隨後在科研道路上厚積薄發
從大四下半年做畢業設計開始,陶璐琪就在清華開啓了他的科研道路。
「我的科研道路還是蠻順的,沒有什麼困難挫折」,博士前三年零文章產出的他,對於自己科研道路的總結竟然是「整體很順利」。陶璐琪説話不緊不慢,臉上時刻掛着非常陽光的微笑,散發着一股由內而外的積極樂觀。
在做實驗的陶璐琪。 劉霞 攝
博一時,陶璐琪花了整整一年時間做監測水質中重金屬的研究,「看產出比較順,看文章並不順」。雖然這一年他做出了小型的實驗樣機並申請了一個專利(已授權),但是並沒有寫出一篇文章。成了課題組中「水質檢測」研究方向的開創者後,陶璐琪開始確定自己的科研志趣。
田禾師兄跟他説,「你就放心大膽地做石墨烯聲學方向吧,課題組在聲學方面已經有20多年的研究經驗,研發出了很多聲學器件,而且近年來導師又大力發展了基於納米材料的新型聲學器件,樹都給你栽好了,你澆水就行了,肯定能開花結果」,聽師兄這番話,陶璐琪滿心歡喜。然而,做了一個月,發現研究沒有絲毫進展,説好的開花結果呢?
博二,他花了整整一年研究石墨烯聲學。由於實驗需要調整的參數非常多而相關的支持理論不完善,陶璐琪反覆進行嘗試摸索。這一年,他大約做了50組實驗、讀了1200篇文獻,但是做實驗的過程仍然很艱難。
「最大的困難算是樓下的微納加工平台發出的排風噪音了」,這讓陶璐琪無法擁有一個安靜的環境做聲學實驗,「好比身邊站着一羣大媽在跳廣場舞,還放着鳳凰傳奇的音樂,殺傷性比最近流行的勒索病毒厲害多了」,陶璐琪笑着回憶那段做實驗的歲月。於是,他拉上60斤重的設備,每隔一兩天就去798裏面一家公司的消音室做實驗,就這樣堅持了大半年。
然而博二依舊沒有成果,陶璐琪懷着惴惴不安的心情邁進博三,繼續埋頭研究石墨烯聲學。「但是在聲學研究中進入了瓶頸期,感覺個人能力無法再繼續推動石墨烯聲學的研究了」。他找到導師,希望換換思路,做點力學方面的工作,導師建議他「大膽做啊」,並分配給他一個十人左右的小團隊,讓他們用兩個月的時間把想法轉變成實際的東西,做完後投那一年微電子領域頂級會議IEDM。
時間緊促,導師看出他心中的疑慮,「我相信你,一定能出大成果的。」導師的信任給了他莫大的鼓舞,在小團隊的支持下,陶璐琪用兩個月的時間在石墨烯力學方面做出了成果並最終成功發表在IEDM上,取得了領域內國內外知名學者的認可。
陶璐琪和導師任天令教授
從最初熟悉實驗方法,到埋頭研究聲學,再到轉換思路研究力學、最終將前期積累的知識彙總起來取得科研上的成就。花了三年的時間,這棵鐵樹終於要開花了。
陶璐琪説:「科研結果能應用到社會,切切實實地為人們的生活帶來便利才是最接地氣的」。
從成熟技術應用
到前沿基礎研究
再到如今,任教重慶大學後引人關注的研究項目,陶璐琪進一步解答了這些問題:石墨烯如何幫助聾啞人士“説話”?這是怎樣的黑科技?
“聾啞人士雖然不能説話,但是喉嚨可以震動,把這個(石墨烯材質的黑色薄片)放在喉嚨外部,我們可以檢測喉嚨的震動。震動檢測出來以後,第二步就是識別不同的震動,再把它轉換成一種聾啞人士的‘語言編碼’。” 陶璐琪説,每個聾啞人士編碼後的發音,就像鍵盤上的字母,通過不同排列組合,可以表達出連續、完整的語義。而“表達”這一步,石墨烯也可以完成。
陶璐琪介紹他的研究成果。 劉霞 攝
為什麼會研究這樣的黑科技?
這源於2017年的一次會議。會上,陶璐琪與同學聊到了石墨烯與聲學的研究和關係。當時,國外課題組發現了一種名為“多孔石墨烯”的材料,該材料具有良好的力學特性,其多孔結構對壓力極為敏感,能夠感知發聲時喉嚨處的微弱振動,而當時致力於聲學研究的陶璐琪發現,這種材料不僅具有獨特的力學特性,還具有良好的發聲性能,能夠通過熱聲效應發出聲音。因此,他把目標鎖定在了“智能石墨烯人工喉”上。
擁有科研及企業工作經驗的他領悟到:在企業,所做的技術研究大多是可以快速落地的,進入高校以後,從事的則是前沿的基礎研究,需要長久甚至是漫長的探索。
“在企業的技術研究多面向於工程應用,它可能做的都是一些很成熟的技術,而我覺得自己更適合做科學研究一類的。”他説。
那麼,來這個中心研究什麼呢?
“我們可以自由選擇。”陶璐琪説,中心鼓勵研究員在各領域下開展自由的前沿探索,“我們未來會做基於機器學習的一些探索,將人工智能和傳感方面的研究結合起來,這樣很多傳感器就可以做一些以前做不了的事情。”
為學生健身“買單“的90後博導
雖然才31歲,但陶璐琪現在已經在帶研究生和博士了。陶璐琪長着一張青春年輕的臉,走在校園裏與學生無異。
但陶璐琪帶學生,也有自己的“獨特”要求。他要求學生除了做好科研,也要有一個好的身體。
陶璐琪 劉霞 攝
“科研再忙,也一定得去運動,每週至少要抽出2—3天去健身房要打個卡。”陶璐琪讓學生去辦健身卡,能堅持一年,每週打三次卡,陶璐琪就會給他們報銷。在他看來,科研需要持之以恆,要養成堅持的習慣。同時,做研究難免需要有熬夜的時候,有一個好的身體很重要。
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