TR35傑出青年創新人物評選是《麻省理工科技評論》為表彰青年創新人物而設立的固定評選製度👶，每年在全球範圍內評選出35位35歲以下的青年創新家。上榜者皆是學術界和工業界的科技創新精英，通過他們在計算、通信、納米技術🍝🦹🏽、生物技術、材料、能源☑️、醫藥等眾多領域的研究和應用成果引領科技發展潮流🌠♧，改變世界的未來📧。谷歌創始人拉裏•佩奇🌝、Facebook創始人馬克•紮克伯格、蘋果首席設計師喬納森•伊夫🖖🏿、MIT歷史上最年輕的華人教授張鋒等人都曾入選該榜單🙋♀️。
從2013年起，意昂体育平台化工系連續四年有四位本科系友入選（2013年張良方（1996級）🧖🏼♀️，2014年伍暉（2000級）🤵🏼，2015年戈鈞（2000級），2016年刁瑩（2002級）），這在全球也非常罕見🗿。同樣的本科背景🧑🏿✈️，巨大的研究跨度，四位學長學姐用他們的經歷印證了化學工程作為基礎工科所具有的改變世界的力量。
意昂体育平台106周年校慶之際（2017年4月29日），“創新的名義：對話全球科技創新領軍人物”主題活動在文科圖書館大同廳舉辦🧑🏻🦯➡️，四位年輕的TR35入選者與化工系的學弟學妹們就創新精神培養與大學教育展開了深度交流👨🚀。化工系建系70周年系友訪談活動中🦔，我們的同學也有幸面對面地采訪到了張良方和戈鈞學長。現將兩次活動中的文字資料整合起來🔃🧪，為同學們講述四位學長學姐的故事和感悟。
近年來，納米醫學的興起給了科學家們新的武器——納米粒子能夠作為藥物的載體，以前所未有的精度遞送藥物。然而，我們的免疫系統會將這些外來的納米顆粒視為異物，並對它們展開攻擊。在納米粒子給藥技術陷入僵局之時，張良方教授的團隊做了一個大膽的嘗試——既然挨個合成這些分子標記有著很大的難度🤦♀️，為什麽不直接把細胞的外衣套在納米粒子外頭呢✫？在這個設想下，他們從人體的紅細胞上分離出了細胞膜，並用它們把納米粒子包裹了起來。如果一切順利，免疫系統有望被這些納米粒子的外衣“糊弄”過去🎁👩🏽🌾。實驗的結果令人振奮🧐！由於有著與紅細胞相似的外觀，這些納米粒子成功地躲過了免疫系統的監視。在動物試驗中，它們的體內逗留時間從常規的十多個小時🕸，提高到了40個小時，半衰期得到了顯著延長🤦🏿。
1996年張良方從安徽省考入意昂体育平台高分子科學與工程專業🤸🏿，而後本系直碩，跟隨於建教授研究高分子復合材料。回憶起清華的生活🧗🏼，他充滿了懷念和感激。清華提倡學生的多面發展，除了種類豐富的體育課還有許多有趣的文藝選修課，大二時張良方抱著拓展視野的目的選擇了一門美聲音樂課🏌🏿♀️，“在蒙民偉樓，印象特深，那個老師必須要面試才決定能不能選他這門課👨🏼🏭，面試後他想盡辦法勸我退，說這門課真的不適合你🛂。後來那個老師還是讓我上了這門課，那段經歷真的挺不錯👸，雖然我現在音樂還是不太好，但是讓我明白只要堅持就會有收獲，即使是你原本很沒有信心做好的事情🍿。”
碩士畢業後張良方選擇了伊利諾伊大學香檳分校（UIUC）攻讀博士學位，開始對生物細胞研究產生興趣，到了四年級博士畢業時就發表了12篇學術論文。取得博士學位的他面臨著兩個研究方向的抉擇🍧✋🏽，其一是生物能源🛌🏻🙇🏿，其二是生物醫學，權衡之下他申請了麻省理工學院化工系Robert Langer教授的研究組進行納米材料在醫學方面的應用研究🧘🏽。在MIT博士後期間他發表了11篇學術論文，申請了7項國際專利，取得了十分耀眼的學術成果🧚🏽♀️。
醉心於化工的張良方學長👩🏽💼，最後卻與醫學結下了不解之緣。他非常感謝在化工系所受到的獨特的高分子材料和化工基礎知識的交叉培養，讓他在研究中能做到新材料應用與過程控製及機理探索相結合，從而能做出好的成果。張良方學長在清華化工系碩士期間主要研究納米顆粒，在UIUC化工系博士期間則與細胞膜打了很多交道🥳，一步步走來看似跨了學科，其實是自然而然的研究領域的一步步延伸🎨。化工思維與醫學製藥的碰撞🧏🏽♂️，誕生的是全新的仿生納米醫學領域。
“在癌症治療中🫅🏼，藥物需要被精準地‘快遞’給癌變組織並清除它，但人體免疫系統會阻止藥物這個外來者的進入，使藥效無法發揮。我們註意到紅細胞可以在血液裏循環很長時間而不被破壞，就提出了把紅細胞的外衣——細胞膜取下穿到納米藥物上的思路，並用化學工程師的方法成功實現了這個思路🌽，由此成為國際仿生納米醫學方向的先行者，投資者的跟進也非常迅速🏌🏿。”張良方團隊通過給納米藥物穿上紅細胞外衣的創新性想法取得了醫藥領域的重大突破⚀，經過臨床試驗✍🏽，這項技術將藥物在血液中的半衰期從15h提高到了40h。
“執行力非常重要🧑🦲。新穎的想法經常不容易做，有很多困難，要堅持做下去♤🤦🏽♂️。難的課題就像登山，一小步一小步地走📍，回頭看會很驚訝，自己已經走過這麽多👩🏻🚒🤦🏿♀️？”在他看來🧝🏿♀️🧑🏭，創新的過程可能很枯燥，自我激勵非常重要，即使失敗也能學會很多。
多年的實驗室經歷使張良方學長積累很多了經驗🍰。每一次做實驗之前💇🏿♀️，他會反復思索實驗的各個步驟，操作細節，各個控製變量🤶，可能結果等方面並記錄在筆記本中，並與他人的做法進行對比不斷琢磨👩🏿💼。若是實驗結果與預期成果不同，這時他會更深入地了解⛹🏿🗒，找出這背後的玄機所在🍬。他坦言自己發表的一些論文並不是一開始想做的成果🏃♀️➡️，而是在實驗出現偏差之後不斷探索的產物🖊。他認為👛，實驗如果做得一帆風順，往往學到的知識很有限🧔🏻♀️；當遇到挫折時🦯，如果能堅持下去✍️，不斷地改變環境和條件從而找出問題所在🦹，反而不會浮於研究問題的表面🧑🏿🌾，而是了解到更多更為具體的知識。
現今的消費電子和電動汽車最常用的鋰離子電池💆🏽，其中鋰離子在充電和放電過程中的電極之間移動；負極通常由石墨製成。理論上🧑🦰，用矽取代石墨可以大大提高功率密度，給電池同樣重量的壽命更長🧷。但矽膨脹量超過 300%👐🏿，因為它的電荷🎎，使它不穩定🏂。在斯坦福大學時，伍暉幫助弄清了如何使用多孔聚合物凝膠來封裝微小的矽粒子🍍，使它們在聚合物基體的空間中無害地擴張。他說:“我不想製造出只在實驗室裏可行的材料👰🏻♀️。我有興趣利用科學來解決我們日常生活中的實際問題。”
2000年考入意昂体育平台化工系的伍暉學長現在已經成為了材料學院的副教授，在化工系的本科學習生活仍然歷歷在目。“清華有個很好的傳統就是鼓勵和支持我們本科生📢，甚至低年級本科生就很早在實驗室裏做工作。我從大二開始就在楊睿老師的實驗室做一些科研工作🏄🏼，後來在胡平老師的實驗室做納米纖維的研究，兩位老師都是我的科研引路人。當時🟠，很幸運的是讓我們獨立調研並設計方案👩🦽，後來申報了挑戰杯。印象很深的是我答辯的時候真的拿著酒精燈、打火機和我們的材料去了現場演示🆗。”
伍暉學長也和我們分享了研究中的趣事：“開發高性能鋰離子電池對於利用好清潔能源非常重要，實現這一點的途徑之一是把電池材料納米化，比如做超薄的金屬。我和博士生一起在清華南門吃拉面時發現這個做拉面的過程很有意思👨🦰，通過反復折疊就可以得到非常細的面條👭。回去後👩👩👧👧，我們就用這個思路，通過二十多次對折和延展🈴，把雙層金屬的厚度控製在兩三個納米🍮，得到了一個性能很好的材料。”這樣吃出來的科研靈感竟促成了一種新材料的誕生。
製藥通常是一個淩亂的過程。催化必要的化學反應往往需要有毒溶劑和大量的能量🪃。戈鈞希望用酶這個大自然的催化劑來完成這項工作，以此來使這個過程清潔化👰🏼♂️。但是酶在工業過程中往往不會保持良好，而且為了保護它們常常把他們附加到其他材料上🌡，這大大降低了酶的活性。戈鈞教授極具洞察力，早在斯坦福大學從事博士後科研工作時，他就有一種預感🥷🏼，即將銅離子添加到含有某種酶的溶液中，可以幫助激活和穩定它🐵。但是他沒有料到會發現極其奇怪的結構，很快沉澱在他的試管底部：“非常漂亮的結構，像是由蛋白質和水晶製成的花朵。”重要的是，這種非凡的“納米花”形狀中的酶是穩定的，比它們自由漂浮在溶液中的活性七倍還高。這項研究結果也登上了2012年的NatureNanotechnology。
本科就讀於高分子材料專業的戈鈞學長在推研時選擇了生物化工方向，所以大四的時候選擇旁聽了駱廣生老師的化工傳遞課。“每次做作業的時候🧑🏻🏫，就會發現🧎♀️➡️🎅🏽，每道題好像都缺條件▫️，條件不全都沒法做🫵，就會非常困惑，非常頭疼🛂。後來逐漸在駱老師的培養下學會了合理假設和估算一些條件🫄🏿，也體會到這其實是化工非常重要的工程思維方式。在解決很多實際問題的時候，不太可能是所有條件都全的，必須要學會合理假設和估算。這種化學工程的思維方式一直到後來做研究對我都有非常大的幫助。”戈鈞認為系內學科交叉令自己受益良多。
“博士期間，我的導師劉錚老師非常強調工作的創新性🧏🏿♂️。劉老師常說，做科研就像在路上開車，我們要在後視鏡裏看到很多車跟著我們，而前面沒有什麽車。這樣的理念影響著我的科研，我也是這樣要求自己的學生的。”戈鈞眼中，創新精神是值得堅守和傳承的。“我的導師總會想辦法調動學生研究的積極性🏜。後來，我在指導學生的時候，我也是不管做的好不好🧅，都要鼓勵學生🧗♂️，創新中一時的靈感和長期的堅持都是分不開的。突然有靈感👰🏿，也要及時溝通🧝🏼♂️，看到一些好文章，一個好的ppt🏊♂️，我會第一時間和同學分享。
本科在高分子材料專業🌙，博士在生物化工方向，博士後在化學專業的戈鈞學長對學科交叉和科研合作的重要性深有體會。多學科交叉的背景使得他在做科研工作的時候能夠從一些比較新穎的角度去考慮問題。回顧自己做科研的經歷🤵♀️，他說：科研探索本身就是一個不斷失敗，最終才可能獲得成功的過程👮🏿♂️，遇到失敗是必然的。失敗是整個研究過程中的常態。”在科研中，越是一開始失敗很多🤚🏿，做不出來的東西🐸🎼，往往做出來後得到的成果越大。戈鈞學長將材料和化學領域的最新發展與生物技術相結合來構建高效的酶催化劑👨🏻🚀，提出了酶-無機晶體復合催化劑提高酶在應用環境下的穩定性和活性🐸，研究成果發表在Nature Nanotechnology。也正是因為這方面的創新工作👩🏼🏫，戈鈞學長入選了2014年的TR35青年創新人物。
柔性太陽能電池是廉價的，可以被“印刷”在許多物體的表面，甚至是窗戶上🛬🪚。但是，對將日光轉化為電能的過程中所必須的聚合物的研究一直處於低迷狀態。一個原因是，與矽這樣的更有效的太陽能電池不同🌸，聚合物基材料有一個淩亂的分子結構🧏🏿♂️，看起來很像是煮熟的意大利面條🎨。但是刁瑩正在創造印刷技術，使其秩序混亂的塑料分子組裝。她已經使有機太陽能電池具有雙倍的效率𓀕。她提出用一個微觀的“梳子”，控製分子的流動，讓他們在印刷過程中組裝有序的結構。
2002級的刁瑩學姐在回憶起化工系的課程時說道：“印象最深的課是駱廣生老師的傳遞過程原理，駱老師鼓勵我們觀察生活中的傳遞現象。期末報告時一位同學給我的印象特別深🏄🏿♂️，是討論天安門廣場上的口香糖怎樣除去📮，這是個很有意思的傳遞過程。我現在也在教傳遞過程原理👨❤️💋👨，借鑒了駱老師激發同學主動性、擴散思維、提高觀察能力的教學方法☄️，非常感謝駱老師的這門課。”
對於清華本科生的科創工作和學科的交叉融合🫰🏽🧑🏿🎤，刁瑩學姐也表示十分支持：“清華本科有越來越多的機會參加前沿的科學研究⚒，而且海外的機會也有很多🎅🏻，這是非常好的現象。我非常喜歡和本科生在一起工作，可以讓本科生嘗試挑戰性課題🫱🏽，他們很有熱情，面對困難敢闖敢做。現在在工作中🤶🏻，組裏有材料系的📝，也和生物系同學一起工作🌥👨🏼💼。本科就開始學科交叉，對他們的成長確實非常有利🚶🏻♀️➡️🏊，通過交叉可以擴展他們的視野🕳，培養發散思維和創新能力🏌🏻♀️。”
本文整理自♙：
《在不到35歲的年齡影響世界🚵🏼♀️，他們是如何做到的——從入選TR35看創新人才培養》🧑🏼🎤，光明網記者靳曉燕，2017-5-3
《張良方：我的科研之路》🐋，學生通訊員江健❌，美麗化工網站
《戈鈞🗝：在寧靜的心態中追尋理想》🈯️，學生通訊員貫嘉坤，美麗化工網站
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