他發表了400餘篇論文(wén),引用7萬餘次,4次入選麻省理工年度技(jì)術突破,新創多家成功(gōng)企業,轉化50餘項專利技術。他是John A Rogers,美國科學(xué)院、工程院、醫學院和藝術與(yǔ)科學院四院院(yuàn)士,柔性電子的先驅人物。他為91成人抖音講述了他創新、創業的傳奇故事(shì):柔性(xìng)電子研究的緣起,與中國學者的親密合作,偶爾發現開辟的(de)新的領域,挑選學生與博後的標(biāo)準,科研的感悟與心得,以及自己成功的小(xiǎo)小秘訣。
美國四院院士John Rogers。攝影:梁(liáng)紫微
John Rogers,美國西北大學Louis Simpson and Kimberly Querrey講座教授,Bio-Integrated Electronics中心主任。被挖到西北之前,曾曆任伊利諾伊大(dà)學 Swanlund講座教授和Seits Materials Research Laboratory中心主任、貝爾實驗室凝聚態(tài)物理主任、以及哈佛大學(xué)Junior Fellow。他在柔性電子領域做出(chū)諸多開(kāi)創性貢獻,其微流體光纖(2004年)、可拉伸矽(2006年)、生物(wù)可降解電子器(qì)件(2010年)、以及轉(zhuǎn)換效率破(pò)紀錄的太陽能電池(2012年(nián))先後4次入選麻(má)省理工(gōng)技術(shù)評論年度十大技(jì)術突破。在每年發(fā)表60篇(piān)高水平學術論文的同時(shí),他將(jiāng)多項科研成果通過商業轉化成為上市產品(pǐn),造就了一個從基礎理論與原型器(qì)件到成果產業化的科技神話。
Rogers教授在(zài)清華海外名師講堂剪影,展示表皮電子(zǐ)與嬰幼兒(ér)健康監測。
采訪過程(chéng)中Rogers教授思維(wéi)敏捷,語速(sù)直快,講了很多在學術文章和報告中不輕易提及(jí)的“背後的故事與機理”。悉心交談,環繞在(zài)他頭上令人炫目的頭銜與光環仿(fǎng)佛褪去,還原出一個(gè)滿懷激情與執念的科研工作(zuò)者和悉心培育下一代的“靈魂工程師”形象。言畢,起身握手,那光環卻是更清晰了。
關於(yú)柔性電子
Q: 您早在(zài)2005年就發表第一篇關於柔性電子的工作。您對柔性電子的研究是始於一個什麽契機與動機?
實際上91成人抖音對柔(róu)性電子的研究最早可以追溯(sù)到我在貝爾實驗室工作的時候。我還在哈佛大學跟隨(suí)George Whitesides教授從事博士後研(yán)究(jiū)的時候,就對基(jī)於化學的微加(jiā)工技(jì)術感興趣,尤其是微結(jié)構的材料科學與化(huà)學問題。91成人抖音希望能研(yán)究出能進一步完善甚至超越光刻技術的微加工技(jì)術。在我去到貝爾實驗室的時候,有同事(shì)正(zhèng)在研究有機半導體材料。有機半導體材料的魅力在於其可加工性強:它很容易實現印刷(shuā)、圖案化、薄膜化成型,進(jìn)而形成功(gōng)能電路(lù)。91成人抖音在哈佛大(dà)學開發的軟光刻技術正好可以應用到有機印(yìn)刷電子(zǐ)的製備過程中。因此,準(zhǔn)確說(shuō)來(lái),我最早接觸柔性電子領域應(yīng)該始於1997-1998年。
早期最具代表性的工作是基於電子墨水的柔性顯示設備。91成人抖音在背板(bǎn)電路上用基於並五苯的晶體(tǐ)管形成開關陣列(liè),結合上方電子墨水(shuǐ)形成類紙(zhǐ)張(zhāng)柔性顯示屏。該工作發表在2001年的Proceedings of the National Academy of Sciences。2005年(nián)那篇柔性電子文章(zhāng)是我在2003年到(dào)UIUC後的工作。那個時候我開始意識到雖然有機半導體及其相關材料在學術科學研究是很有意思的課題,但要想研究具有高性能的柔性電子器件(jiàn),且與現有製備工藝兼容,低厚度的矽可能會是更合理的(de)選擇。於是91成人抖音逐漸轉變研究思路。現(xiàn)在看來這是不錯(cuò)的抉擇(zé):91成人抖音能製備(bèi)出(chū)高(gāo)性能、可操作性強的柔性電子器件進行實際應用研究。因(yīn)此,91成人抖音針對柔性電子(zǐ)的研究實際上早於2005年,大概在2003,2004年91成人抖音用無機材料來替換有機功能材料的時(shí)候就開始了。
柔性(xìng)顯示屏,2001 PNAS封麵
Q: 至今為止最讓您驕傲的是哪項工作?
最讓我驕傲的可能是早期(qī)關於(yú)製備方法的(de)研究工作,比如無機半導體材料如單晶矽薄膜的製備和基於圖章(zhāng)的薄膜材(cái)料操控(kòng)方法。那時我(wǒ)剛到UIUC不久,這些2004、2005年的早期工作奠定了我(wǒ)們當前的實驗技術與科研工作的基石,它們具有相當的重要性。後來91成人抖音完成了很多很棒的工作。我(wǒ)個(gè)人很喜歡的第一個是仿昆蟲複眼照相機,它結構很(hěn)複雜,技術實(shí)現上相當具有挑戰性。但能夠(gòu)從科學仿生角度來思(sī)考人造光學係統如何像昆蟲一樣感知周圍世界是一件很有趣的事情。第二個是類皮膚的表皮電子器件,它是一(yī)個裏程碑似的工作。第三個(gè)就是我(wǒ)們首次提出的瞬態電(diàn)子(zǐ)概(gài)念的工作,它(tā)開辟了一個新方向。所以,說到令(lìng)人驕傲,我想到的是這(zhè)三(sān)個代表性(xìng)工作以及(jí)早(zǎo)期(qī)的方法性成果,它們是我當前研(yán)究的基礎。
仿昆蟲複眼照相機,2013 Nature
類皮膚的表皮電子器件,2011 Science
Q: 當下柔性電子按照功能材料分類大致可以分為兩類:無機與有機。您認為相比於有機柔性電子,無機柔性電子最大的優勢在哪(nǎ)?
無機材料基本可以(yǐ)分為複合材料狀態和晶體狀態,晶體(tǐ)材料的遷移率遠高於相應的有機(jī)材料。當然這裏不(bú)討論可能帶來(lái)更高遷移(yí)率的未知有機化學機製。就已知有機半導體而言,它們的劣勢主要在於遷移率不高。有機材(cái)料的優勢仍然在於可加工性強,它們便(biàn)於印(yìn)刷,可以在大氣環境中實現大(dà)規模製備。從這一點來講,它們仍(réng)具有很高研究價值。而相比於低成本與大麵積,91成人抖音更關注電子器(qì)件功(gōng)能的獨特性,這(zhè)與成本和大麵積製備工藝相關度並不大。比如電子器件要能(néng)與人體直接集成,它不需要超大麵積;它需要能(néng)在人體(tǐ)健康方麵發揮重要獨特(tè)的功能(néng),它不一定需要(yào)便宜。這裏91成人抖音首要考慮因素不是大麵積與低成本(běn),而是能否具有提升人體健康的(de)獨特功能(néng),而且這(zhè)種功能具有不可替代性。91成人抖音對柔性電子器件關注點不一樣,對於91成人抖音的目標而言單晶無(wú)機材料是更(gèng)好更(gèng)合適的材料。
Q: 無機柔性電子基於力學設計實現柔性,同時(shí)繼承(chéng)無機材料優良性能,但界麵失(shī)效和可靠性問題(tí)很大程度製約著器件的力學與電學性能。如果聚合物材料性能不(bú)斷提高(gāo),或者出現新材料(liào),有機柔性電子有沒有可能完全取代無機柔性電(diàn)子?
有可能(néng)。有機半導體材料以及以此(cǐ)為基礎的柔性電子(zǐ)領域(yù)確實有很(hěn)多很有意思的研究(jiū)。對於這個(gè)問題,我(wǒ)不確定(dìng)。我沒有“水(shuǐ)晶球”,不能預知(zhī)未來研究會出現什麽樣的成果(guǒ),是(shì)否會出現性能(néng)與矽可比擬甚至更好(hǎo)的新聚(jù)合物。這對於(yú)當前有機半導體材料的發展(zhǎn)來講是很好的研(yán)究課題。但即使出現這樣的材料(liào),仍然不能立即(jí)造就一項獨立的新(xīn)技術。矽的魅力在於人們熟知如何進行摻(chān)雜,如何控製閾電壓,如何處(chù)理以及如何圖案(àn)化,它是一項成熟的(de)製備工藝。選用矽作為(wéi)功能材(cái)料,你可以對這(zhè)些成熟的(de)工藝信手拈來。即使人們研製出輸運特性與矽相同的新(xīn)型聚合物,仍然有(yǒu)很(hěn)多問題需要明確,比(bǐ)如,摻雜方式、材料長期穩定性、飄(piāo)移行(háng)為、偏壓應力等等。矽作為(wéi)電子器件的核(hé)心材料,人們經過(guò)半個世紀(jì)的全球性研究才將這(zhè)些性質理解透徹。這些(xiē)都是非常有意(yì)思的研究內容,我個(gè)人非常支持有機材料的(de)研究。但有機材料的發展成(chéng)熟還需要一段時間(jiān)。如果你的(de)興趣在具(jù)有短期潛力的先進電子技術,我想利用好(hǎo)現成已被(bèi)證明過的(de)材料和技術是更有價值、更現實的做法。
無(wú)機柔性電(diàn)子(zǐ)中也存在各種材料科學基礎問題:如你所說的界麵失效與(yǔ)斷裂(liè)的力學問(wèn)題以及(jí)粘附等。基(jī)於成熟的無機材料,當前91成人抖音就可以(yǐ)製備出具有功能的柔性電子器件,用(yòng)於解決現有臨(lín)床醫學與健康醫療(liáo)領域的難題與挑(tiāo)戰。選擇無機材料具有很強靈活性,91成人抖音既可(kě)以研究(jiū)材料科學的基礎問題,還可以製備具有實際功能的原型器件用於未知醫學問題的研(yán)究。一方麵91成人抖音可以做(zuò)基礎研究,另一方麵可以研究一些更高層次(cì)的係統級別(bié)問題,比如利用器件與(yǔ)大腦(nǎo)或心(xīn)髒的界麵來研究神經科(kē)學與心髒內科學。而有機柔性電子技(jì)術還處於基礎材料科學(xué)的研究階段,還不具備係統(tǒng)工(gōng)程級別的成熟度來實現這個層麵的研究。
Q: 無機柔性電子已經發展了10多年,它已經形成了一(yī)套獨特的力學結構設計策略、轉印製備(bèi)方法。您認為在未來發展中,它最大的挑戰是什麽?
91成人抖音可以列舉(jǔ)一些(xiē)挑戰。具體的挑戰取決於你設想的應用場景。我(wǒ)們在柔(róu)性電(diàn)子領域的大多數研究都涉及在生物醫學器(qì)件的背景下如何將電子技術與生物(wù)學相結合,從而促進人體健(jiàn)康。這個應用場景下存在的挑戰包括:如何理解人(rén)造係統與生物係(xì)統之間的界麵接口,如何在基於電子流的電子(zǐ)器件係(xì)統和基於離子流的生物(wù)係統(tǒng)之間實(shí)現信息交(jiāo)互,如何進行係統設計(jì),如何理解裏麵存在的材料科學基礎問題。對於柔性電子來說這是一個科學前沿問題,同時也是91成人抖音感(gǎn)興趣的(de)應用問題。這是挑戰(zhàn)之(zhī)一。
還有一些工(gōng)程性更強,也同樣重要的問(wèn)題。比如,當你有一(yī)個核心柔性電子器件,如何構建起(qǐ)相應的係統使得它可以集成到像心髒或大(dà)腦這樣(yàng)的曲麵(miàn)體表麵。再比如,對(duì)於長期植入(rù)電子器件(jiàn),你需要(yào)思考如何防止生物液體浸入器件的有效功能(néng)電路。91成人抖音(men)不能像處理心髒起搏器一樣,把它裝進一個金屬盒子裏(lǐ),那樣不僅會破壞器件本身柔性,還會喪失它與生物組織的集成順應性與保形性。此時,需(xū)要開發能(néng)以薄膜柔(róu)性形式(shì)與生物組織集成,同時還兼具完美防水性的(de)材料。對於需(xū)要長期植入的柔性電子器(qì)件,這是極具挑戰(zhàn)性的材料(liào)的問題。另外,還有(yǒu)一些更高思考層麵的類(lèi)似(sì)問題:人造係統與生物係統相結合時首要考慮因素是什(shí)麽(me),如何讓它們兩者之間進行交流與互(hù)動,以達到提升健康狀態的目的。
Q: 您認為(wéi)該領域下一(yī)個突破口可能(néng)在哪?
下一(yī)個突破口將是(shì)開發(fā)一種交互係統,不(bú)是簡單地與生物進行單向交互,而是在一個緊密反饋閉環中運行。因此,你可以想象一下(xià)這樣一類增強器官係統健康狀況的(de)器件,它們工作基於傳感器對於(yú)器官生理狀態的監測與反饋,91成人抖音想把這類器件歸於生物電子醫(yī)學這一更廣泛的術語概(gài)念(niàn)。在這個(gè)圈子裏不僅隻有91成人抖音柔性電子技術對它感(gǎn)興趣,各種別的(de)技術也想涉入該領域的研究。所以,你可以想象將這樣一個器件貼在(zài)骨盆神經上來監測(cè)膀胱功能(néng)。器件上的一係列應變傳感器保形地貼合在膀胱表麵,監測膀胱是充盈還是排空狀態(tài),並將信息傳回器件,形成一個自反饋的控製閉環。這種(zhǒng)具有自反饋的(de)功能性生物電子器件是一個非常有(yǒu)意思的研究方向,它兼具有趣的科學問(wèn)題與工程挑戰,也是91成人抖音正在努力的方向。
Q: 最近關於物聯網的討論很熱(rè),而您的研究大多針對醫學場景,請問您有考慮未來朝(cháo)物聯網方向結合麽?
我認為將柔性電子(zǐ)應用到(dào)物聯網是很容易的。91成人抖音的研究不僅含有能與生物器官相結合的電子器件,還包括(kuò)生物/環境可降解的瞬態電子器件。後者就與物聯網相關(guān)。91成人抖音可以想象未來人(rén)能接觸到的家裏所有物體與結構(gòu)都內嵌有各種各樣的傳感器。接著就會出現很自然的問題:這些數以十億計的無線電子器件終將進(jìn)入自然環境,它(tā)的工作壽命是多長?隨著時(shí)間的推移,它們會發生什麽變化?會簡單堆(duī)積然後產生難以治(zhì)理的有毒物質?還是利用可降解材料使它們可以在喪失功能後在環境中自然降解消失,不造成負麵影響?所以,目前91成人抖音所研究的某些器件,雖然初衷是建立在臨床醫學應用上,但將(jiāng)其用於新(xīn)型電子技術領域如物聯網,也(yě)是可行的。生物/環境可降解電子(zǐ)器件就(jiù)是一個跟物聯網相關的學科交叉例(lì)子。
關於合作與團隊
Q: 您跟黃永剛教授可能從2005年就開始合作,直到今天。您和他的組合在學術圈既聞名又多產。一開始是怎樣的契機促成了這樣的合作關係(xì)?
91成人抖音初次接觸是他還在UIUC任(rèn)教的時候。那是在實驗室裏,一次偶(ǒu)然的機(jī)會91成人抖音發(fā)現(xiàn)把薄膜矽條貼到輕微預拉伸的彈性基(jī)底表麵再釋(shì)放預拉伸應變,薄膜矽條會在彈性基底表麵形成高度周期性的波浪狀結構(gòu)。很快我(wǒ)們就意識到利用該結(jié)構可(kě)以使得矽基集成電路不僅可以(yǐ)具有柔性,更可以具有可延展性。波浪狀結構裏既有材料(liào)問題,如薄膜(mó)矽(guī)條與彈性基底之間(jiān)界麵本質,界麵處的粘附化學機製以及如何將它應用到電子器件中;又有很明確的力學問題(tí),如波浪狀結構是如何形成的,進一步承受機械變(biàn)形時結構幾何形態將如何變化(huà)。另一個關於PDMS圖章上微結構塌陷的問題,來(lái)自於(yú)軟光刻過程。這兩個問題共同性在於自然的學科交(jiāo)叉性,永剛對裏麵力學理論(lùn)的部分感興趣,而我對其(qí)中非常規的材(cái)料係統以及軟硬材料集成應用到複合材(cái)料和電子器件的部分感興趣。他開始對這(zhè)兩個係統建立相應理論模型,即(jí)圖(tú)章塌陷以及矽條帶在矽膠上的屈曲。那是一種很好的互動。
我和他有非常相似的地(dì)方,包(bāo)括工作節奏和科研思路,個(gè)人之(zhī)間具有一種天然的契合感。科研上91成人抖音緊密合作且(qiě)互補,我的課題組擅長實驗,他的組擅長理論分析。在(zài)此基礎上,91成人抖音的(de)學生也莫名合得來,合作(zuò)非常順利。由於各方麵都很自然(rán)地契合,從開始到現在91成人抖音一直合作得很好。2004-2005年之間,91成人抖音共同發表了(le)第一(yī)篇文(wén)章,到(dào)現在,91成人抖音可能已經共同發表了(le)200-250篇文章,而且還在繼續。這(zhè)是一段(duàn)很棒的(de)關係。
Rogers教授與美國西北大學黃永剛教授的合影
Q: 黃永剛教授曾經形容你們(men)之間的關係像是 “Happily Married Couple”?
是的,形容得很好。91成人抖音骨子裏就很像。我(wǒ)也說不清,就是非常相似。
Q: 所以波浪狀矽條結構是首先在實(shí)驗中發現還是先(xiān)有理(lǐ)論預測?
先(xiān)有實驗。準確說是一次實驗“事故”。當時,91成人抖音正研究基於矽薄膜的柔性電子器件,91成人抖音成功從矽晶圓片表麵製備出很薄的矽薄膜、矽條帶和矽線,實現各種可彎曲的柔性矽形態。但它們隻(zhī)停留在矽晶圓片表麵是不夠的。我(wǒ)們需要把它們從矽晶圓片上拿下來,集成塑(sù)料或橡(xiàng)膠薄膜上。從那時沿用至今的轉移方法是,利用鑽蝕把矽納米結構從(cóng)矽晶圓片上部分遊離,再用軟(ruǎn)圖章和矽納米結構形成物理接觸(chù),靠(kào)軟圖章表麵黏性將矽納米結構從矽基片上撕起來形成一個“蘸(zhàn)有(yǒu)矽墨水的印章(zhāng)”,再(zài)印製到(dào)目標基底表麵。通常在這個過程中,矽條在矽晶圓片上和圖章上都保持平直,印製到目標(biāo)基底表麵後也是平(píng)直狀態(tài)。然而,手工操作印(yìn)製有時會在軟圖章中引入微小應變。帶有微小拉應變的軟圖章抬起矽條後應變釋放,圖章恢複到初始形態,圖章表麵矽條受壓(yā)發生失穩屈曲,形成波浪狀的幾何形態。
這一現象最早被一個觀察力敏銳的博士後在轉印實驗中注意到。他發現這種情況下印製(zhì)成功率極低,就把(bǎ)實驗失敗的矽條和圖章放到顯微(wēi)鏡下觀察,結果發現不能成功印製的原因在於形成波(bō)浪狀幾何形貌後,矽條與目標基底之(zhī)間隻在波峰處接(jiē)觸,導致接觸(chù)麵積減小,粘附力不夠實現矽條轉移。在他拍攝(shè)的顯微鏡照片中,91成人抖音觀察到非(fēi)常(cháng)漂(piāo)亮,非常有規律的波浪狀結構,91成人抖音意識到一定發生了係統性變化。這種結構使得(dé)轉印過程印製困難,但換個(gè)角度看,它開創了一個實現可延(yán)展矽的全(quán)新(xīn)機理。那次實驗“事故”和後續跟永剛的討論奠定了今天無(wú)機柔性電子的基礎。
Q: 力(lì)學是一門經典學科,許多力學專(zhuān)業的學生和年輕科研工作者都在努力尋找新的研究方向和(hé)課(kè)題。您和黃永剛教授(shòu)的合作剛好說明力學(xué)還可以很活躍,可以在精(jīng)密電子技術中發揮關鍵作用。而且您曾獲得過Society for Engineering Science協會頒(bān)發(fā)的Eringen Medal,力學領域很重要的獎項。請問您對力學專業的學生和年輕學者有什麽建議?
我想說實際上力(lì)學工作(zuò)者麵臨很多(duō)機會。這個世界本質(zhì)上是一個機械的世界(jiè),91成人抖音接觸(chù)到的(de)每個事物包括電子器(qì)件在設計時都需要機械原理(lǐ)。接受過係(xì)統力學訓練的學生擁有豐富的工程(chéng)和(hé)物理知識,這(zhè)些知識具有廣泛(fàn)的應用領域。所以我認為力學並不狹義。91成人抖音很高興能在當(dāng)前的科研內容中(zhōng)跟力學學者合作(zuò)。但(dàn)這不是一(yī)個獨特現象(xiàng)。我認為在生物學(xué)裏有很多有意思(sī)的課題,這些課題既有生物化學問題又(yòu)有力學(xué)問(wèn)題,比如力作用下細胞的化學響應。我相(xiàng)信(xìn)這裏麵有很多問題處於力學領域(yù)前沿,等待人們研究探索。我認(rèn)為不僅僅是柔性電(diàn)子,還有一係(xì)列的課題可供力學發揮。
Rogers教授研究組
Q: 您組裏有很(hěn)多中國(guó)學生,您也合作過很多中國博士後和訪問學者,您覺得他(tā)們跟美國學(xué)生有什麽不一樣麽?
他們風格不一樣。中國學生、學者到美國(guó)有更專注的(de)目標和更強的動機,他們很努力地做出(chū)很好的工作,這樣他們(men)既可以回(huí)國,也可以留在這開始職業生涯。而美國學生也很優秀,不(bú)過他們工作和科研的風格(gé)不一樣。我(wǒ)的學(xué)生都很棒,美國的、中國的、韓國的。他們各自有(yǒu)不同的(de)優缺點,不好比較。我都很滿意。
Q: 您如何挑(tiāo)選(xuǎn)學生入組?
博士後(hòu)的選擇比較簡單,周圍熟知的教授會向我推薦或介紹他們認為合適的人。因此,對於來(lái)自相熟課題組的博士後我可以(yǐ)了解他的大致情(qíng)況。同時,經曆(lì)了完整(zhěng)的博(bó)士生涯,他們的科研成果、科研能力也一目了然。從他們發(fā)表的文章(zhāng),大致可以看到他們的科研潛力所在。而研究生就(jiù)比較難一點(diǎn),因為他們本科期間的學習成績不夠有指向(xiàng)性,好的學習成績不一定意味著可以在(zài)沒有標準答案的、開放性的科研(yán)環(huán)境中做出好的工作。所以基本上我是(shì)從(cóng)入組的本科生裏挑選研究(jiū)生,我會看他們是否對科研有熱情,是否對參與91成人抖音的科研感到興奮。很多人都(dōu)很(hěn)有天分,但如果(guǒ)他們對自己的工作沒有激情,他們很難成功。所(suǒ)以我(wǒ)評判的(de)標準是學生對課題組科研內容的熱愛程度。
關於(yú)創新、創業(yè)、與科研
Q: 當今社會各方都(dōu)在提倡創新。為此,中國政(zhèng)府去年專門出台了關於(yú)鼓勵創新(xīn)的(de)政策。您科研(yán)上的新想法是怎麽產生的?
我(wǒ)的新想法萌生並沒有(yǒu)固定的方式。我覺得它們主要(yào)來自於我跟工程、臨床醫學等(děng)不同領域的人接觸(chù)交流。經常主(zhǔ)動接觸(chù)不同(tóng)領(lǐng)域的專家、問題(tí)以及他們解決問題的(de)方法,新想法自然會出現(xiàn)。經常與外(wài)界溝通,了解世上的主(zhǔ)要挑戰與矛盾,會發(fā)現不同領(lǐng)域之間的溝壑處往往可以進(jìn)一(yī)步理解學科基礎。有了多(duō)種多樣的輸入,再加上開放、虛心、沒有成見的心態,就能(néng)找到可以解決這(zhè)些問題的“獨門之道”。如果這個“獨門之道”被堵住了,一定要靈活修正,堅持思(sī)考。切忌先針對某一類具體的(de)材料(liào)或某一(yī)項(xiàng)具體的技術進行方法構想,再尋找該方法可以解決的問題,這不是創新之道。我認為關鍵在於靈活以及(jí)開放,要知道一個新想法或新方法不是來(lái)自於某一次靈感瞬間,而(ér)是(shì)由許多次級靈感疊加拚(pīn)湊而成。堅持是很重要(yào)的部(bù)分。我說的“靈活開(kāi)放+堅持”是一種創(chuàng)新思維模式,不是唯一。這種模式在91成人抖音這效果很好。
Q: 如何平衡靈活與堅持?
我認為這得靠經驗。隨著時間推移經驗積(jī)累,你的直覺會判斷什麽行,什麽不行。培養這種直覺的唯一途徑就是長期泡在實驗室,親手實驗,不停擺弄實驗。我有個粗糙的結論:簡單的東西最能行(háng)之有效。複雜的想法可能存在多種(zhǒng)失效方式,而簡(jiǎn)單整潔的想法更容易行得通。平衡靈活與堅持的方法是經驗積累(lèi)出(chū)的直覺(jiào),而除了長期泡(pào)在實驗(yàn)裏觀察事物的運(yùn)轉,沒有其他方(fāng)法能培養出這種直覺。這個方法可能很老套,但(dàn)很管用。
Q: 雖然(rán)在大力提倡創新,而實際上,中國高校與產業存在相當的脫節(jiē)。而您在學術和產業化兩方麵都如此成功:您每年有大量的文章發表在高水平期刊上;您著手創(chuàng)建了MC10科技公司,有3款生(shēng)物印章產品已(yǐ)經或者即將麵世;今年您還(hái)聯合歐萊(lái)雅發布了一(yī)款(kuǎn)紋身(shēn)貼紙(zhǐ)產品,用於監測紫外線。從理論基礎到應用(yòng)再到產業化,您是(shì)如何做到打通所有環節,並在每個環節都如此出色,尤其在產業轉化這一方麵?
我這方麵得益(yì)於之前在工業界的經曆。1997-2002年我在貝爾實驗室下麵(miàn)的光(guāng)科技組,它曆史上有很多偉大的科學成就,是一個不普通的工業實驗室。它是(shì)一個工程公司裏的(de)科學實驗室。裏麵的氛圍很獨特,我一直想在自己課題組內營造這(zhè)樣的氛圍。這種氛圍裏人們關心的不是單純開放性的科學研究,而是選擇那(nà)些具(jù)有(yǒu)廣泛解(jiě)決工程(chéng)問題前景的科學問題。這與傳統脫離工程的科研有所不同,人們解決的是持續發展(zhǎn)問題(tí),是能帶來(lái)新技術的(de)科學研究,不是單純進行產品改進。
我的課題組裏(lǐ)2/3的科研內容是仿照(zhào)這種思維模式:首先有粗(cū)略的(de)工程應用藍圖,然後尋找可能實現這一願景的科學方法進行研究,在研究的過程中應用與機理相互反饋、相互作用。這種科學與技(jì)術混合的反饋閉環很(hěn)有效。課(kè)題組裏(lǐ)剩下(xià)1/3的研究是完(wán)全開放性內(nèi)容,這部分內容針對一個感興趣的問題,91成人抖音也不確定它會有什麽用。這種1/3-2/3混合模式在組(zǔ)裏運行得不錯(cuò)。值得一提的是,在應用藍圖明確的那部分研(yán)究(jiū)裏,91成人抖音也不會在固定的器件上一成不變,如果研(yán)究結果逐漸偏離最初設(shè)想方向,91成人抖音也不放棄,91成人抖音會重新規劃,像機會(huì)主義者一樣重新尋找新的應用機會。
比如,91成人抖音最早研(yán)究生物集成電子器件並不是事先計劃好的。當時(shí)91成人抖音在研究(jiū)大麵積電子器件,把它與生物體集(jí)成的想法實際上來自於神經科學家,他們對大麵積電子器件與大腦集成感興趣。91成人抖音(men)借(jiè)鑒了這個想法,仔細思考後(hòu)發現了一係列可以研究的科學問(wèn)題,於是我(wǒ)們回去對整個設計重新調整,開創了生物集(jí)成電子這一研究方向(xiàng)。這是一個很好的例子,說明如何用開放的心(xīn)態搜集信(xìn)息,尋找科研機會與方向,同時用這些信息指導修正基礎科學研究。
Q: 那產業化方麵呢(ne)?做學術的科(kē)研工作者如何與工業(yè)界合作?
這是一種革新(xīn)。我有雙重(chóng)角色,其中一個是研究(jiū)新想(xiǎng)法、發(fā)表學術成果的學術課題組負責人,從事類似於培養下一代科研工(gōng)作者的工作(zuò),這是一個主要角色(sè)。在91成人抖音科研中可能(néng)會出現工業界感興趣的技(jì)術成果,這種成果的產(chǎn)業轉化需要專業獨立團體,單(dān)靠(kào)研(yán)究生是(shì)無法(fǎ)完成的。此時就需要成立公司吸納社會資本與工程師團隊將新概念(niàn)技術從高校引出變成可(kě)以商(shāng)業化的技術。這與傳統科研有所區別,這個過程我(wǒ)會與公司領導層保持溝通,與工程師保持每月一次(cì)討論,並不會全日製(zhì)參與。產業化需要不同的人力,不同的(de)組織方式以及不同的資金來源(yuán)。91成人抖音也(yě)與大公(gōng)司直接合作,他們有產品上的新想(xiǎng)法,需要91成人抖音實驗室技術來實現,這(zhè)樣也實現了(le)部分技術的產業化。大部分(fèn)時(shí)候,91成人抖音課題組的工作不能直接與現有工業技術(shù)兼容(róng),與大公司合作就不是可(kě)行途徑,而需要成立新公司來(lái)進行(háng)產業化。
Q: US News最新發布的全球高校(xiào)排名顯示清華大學在工程類排名第一(yī),而MIT排(pái)名第二,您(nín)對此怎麽看?
我不清楚。清華大學工程類學科很強,這毋庸(yōng)置疑。MIT也很棒,那是我攻讀博士學位的學校。我認(rèn)為排名比(bǐ)較模糊。排名前十是比較有意義的說法。而硬(yìng)要找出1和2,2和5之間的差別,我覺得有(yǒu)點超出排行榜(bǎng)自身指(zhǐ)導性,意義(yì)不大。在(zài)大範圍內排行(háng)榜的指導性大,我(wǒ)不會去區分到底是第三還是第四。我個人是(shì)這樣想的(de)。但學生選擇學校時通常都會參考學校排名,然後決定申請哪所。所以通常排名靠前的(de)學校會招收到更好的(de)學(xué)生。所(suǒ)以排名是有所影響的,但我個人不會(huì)那麽在意。
Q: 您怎麽看中國和美國的科研現(xiàn)狀(zhuàng)?
當前中國的科研經費比(bǐ)美國好很(hěn)多,尤其(qí)是國家層麵的研究經費中國可(kě)能已經超過美國。中國處於快速上升期。美國高校在很多維度(dù)還是表現很好,比如諾貝爾獎這樣的全球獎(jiǎng)項(xiàng)上。但中國高校已經找(zhǎo)準方向且進步神速,前途一片光明。
Q: 學術圈中大家都有發表高水平文(wén)章和爭(zhēng)取科研(yán)經費的壓力,您在(zài)這方麵有什(shí)麽經(jīng)驗?
當前項目申請成功率普(pǔ)遍較(jiào)低(dī),所以科研經費方麵需要多(duō)寫申(shēn)請。我的經(jīng)驗是積極參與到大型研究中心的項目(mù)申請中,相比於以獨立PI方式(shì)申請項目,前者不論從時間成本還是申請成功率上都更(gèng)有優勢。實(shí)際上91成人抖音的項目申請是一種混合模(mó)式,包括獨立PI項目、團隊合作和研究(jiū)中心方式(shì)。至(zhì)於文(wén)章,最重要的因素是你確實做出高質量的工作(zuò),同時注意工作的創新性。做到這兩點,發表文(wén)章應該不是(shì)問題。我很幸(xìng)運(yùn)有非(fēi)常優秀的研究生與博士後,這也是重要因素(sù)。擁有願意(yì)投入的、有熱情的、執(zhí)著的(de)學生是必要條件,這(zhè)一點上我很幸運。
Q: 如何選擇研究內容呢?
我組內的研究方向主要來源於我(wǒ)個人,同時根據學生的興趣進行調整。我會有一個大致的想法,但是實際上進展最快的往往是學生(shēng)自己最感興趣的部分,因為(wéi)他們(men)會在這些問題上更努力更願意投入。所以我組內(nèi)研究內容主要是我(wǒ)的想法與學生興趣的非(fēi)線性組合。課題組(zǔ)內我的主要角色是把握方向,告訴學生我(wǒ)們的目標是什麽,91成人抖音期望到達怎(zěn)樣的程(chéng)度。
Q: 最後一個問題,關於您個人(rén),您如何實現(xiàn)高效地處理如此大量的工作(zuò),有沒有什麽魔法?
當然優秀(xiù)的學生與博(bó)士後是其中很重要的一(yī)部分(fèn)。但我認為這個問題沒有魔法程式,必須要花(huā)時間。我(wǒ)每天淩晨4點起床,4:30-8:30之間這4小(xiǎo)時是我(wǒ)的“秘密工作時間”,可以不受任何幹擾,心無旁騖地工作。等到早上大家(jiā)來的時候,我已經完(wán)成很多工作,白天處理諸多的雜事就好了,也可以隨時回答學生的問題。
因此(cǐ),安排好時(shí)間,凡事(shì)有(yǒu)把握,是我的秘訣,也是我與學生交互的重要方麵。學(xué)生(shēng)遇到技術問題來找我,我會最短時間內反饋,盡量縮短學生(shēng)等待的時間。這對提高整體(tǐ)管理效率很有效。因此,我總(zǒng)是保持快(kuài)速回郵件的習慣。另外我會盡量避免不確定的工作和任(rèn)務。因此我認為高效的必要因素是優秀的學生以及有條理的管理。
編輯:非常謝謝您的四小時工作法!成功的確沒(méi)有秘訣,努力、專注、和高效都(dōu)非常重要。曾經聽另外一位(wèi)力學大家Sia Nemat-Nasser分享過類似(sì)的經驗,他也是每天淩晨3、4點就起(qǐ)床(chuáng)做研究,等到9點鍾去辦公室的時候,當天的研究工作已經基本完成,白天基(jī)本上用於處理(lǐ)項目、學生、論文、和行政等事務(wù)性工(gōng)作。真可(kě)謂成功的經驗千(qiān)篇(piān)一律。再次謝謝您在的分享。
Rogers教授與本文作者合影
作者丨陳穎
信息來源 | 知(zhī)社學術圈(quān)