编者按:
为进一步增强学术交流与智慧融通的深度与广度,南开大学有机新物质创造前沿科学中心依托品牌活动“有机新物质创造前沿论坛”,特推出【对话前沿】专家访谈栏目,邀请有机新物质创制领域优秀学者共话科技前沿与未来产业、分享科研体会与创新畅想,希望能够与关注物质科学发展的各界力量共同启迪新思维、新路径,为塑造突破之合力、变革之未来提供碰撞智慧火花的平台。本期,我们邀请西湖大学胡鹏飞研究员、刘志常研究员、王盼研究员、王兆彬研究员、张骊駻研究员五位青年学者和西湖大学邓力教授、南开大学朱守非教授两位资深科学家,围绕选择目前从事研究领域的初心与考量、有机新物质创制领域未来发展的展望与分析、对青年科研工作者的支持与建议,以及对青年科研工作者的期望与寄语等话题进行分享。
一、青年学者
1、天然产物化学全合成领域
西湖大学胡鹏飞研究员
hupengfei@westlake.edu.cn
(1)请分享一下在选择研究方向时的心路历程,以及对自己研究方向未来的展望。
我的方向是天然产物的化学全合成。选择该研究方向是综合考虑课题的重要性、创新性,以及本人的研究兴趣三方面的结果。首先,天然产物是药物的重要来源,其高效合成能够对药物化学和化学生物学的发展起到推动作用;其次,复杂的分子结构也为合成方法学开发、改进和合成策略的创新提供了持续的驱动力;最后,我本人对有机合成,尤其是复杂天然产物分子的全合成有浓厚的兴趣,经过多年的学习,积累了一些想法,希望能够在实验室中得以实现。
天然产物合成历史悠久,经历了从“做出来”到“做得高效“的发展历程,但想实现天然产物“做得有用”,则需要合成路线不仅简洁、高效,还需要能模块化,适用于结构改造和大量制备。这样的路线才能够满足药物化学对类似物筛选的需求以及化学生物学中生物探针的制备。这对合成策略和方法都有着更高层次的要求,目前成功案例非常有限。我的实验室正以将天然产物“做得有用”为目的,开展一工作。
(2)请展望一下,有机化学在未来的发展中面临哪些机遇与挑战。
经过一百多年的发展,有机化学已积淀了深厚的知识体系,为众多学科及生产生活提供了强大的合成工具。在当前科学整体向应用导向倾斜的大背景下,合成“目标功能分子”在许多场景下已具备可行性。这一现状,不可避免地引发了对持续开发全新合成化学之必要性的审视。
因此,有机合成化学面临的核心挑战在于:如何将对新反应、新机理、新合成策略等基础层面的探索,与解决实际问题、满足科研及社会生产对合成化学的切实需求紧密结合,从而发掘出既具创新性又富有实用价值的研究课题。
(3)请用一句话,寄语在座的青年学生。
找到内心中最渴望、最热爱的研究方向,放手去干!
2、分子张力工程领域
西湖大学刘志常研究员
liu@westlake.edu.cn
(1)请分享一下在选择研究方向时的心路历程,以及对自己研究方向未来的展望。
我拥有跨学科的学术背景:本科化工、硕士有机化学、博士高分子化学,博士后则专注于超分子化学。在陆天尧教授和Fraser Stoddart教授的指导下,我始终致力于开拓独立的研究方向。因此,我选择了与我过往背景迥异的分子张力工程领域。其核心动因在于,当前张力研究主要聚焦于张力释放驱动的合成应用以及外源机械力引发的分子断裂。我认为,张力在调控分子行为与性质方面蕴藏着远超这两大范畴的潜力。
(2)请用一句话,寄语在座的青年学生。
同学们不必过早锚定未来方向,此刻你或许难以确知自己真正的志趣所在。成长本身会不断为你注入新的阅历,这些持续积累的体悟终将成为指引你发现并选择专属道路的灯塔。
3、有机合成化学领域
西湖大学王盼研究员
wangpan@westlake.edu.cn
(1)请分享一下在选择研究方向时的心路历程,以及对自己研究方向未来的展望。
我博士期间的研究方向是有机合成方法学。博士毕业后,我希望能借助在有机合成化学方面的经验,探究有机材料的基本功能。合成化学的巨大魅力就在于,它直接作用于物质的核心,分子结构,创造新的物质。分子结构的微小变化和结构编辑,就可能解决材料领域的基本科学问题。因此,在独立科研之后,我希望基于自身对有机分子的基本理解,尝试回答和解决与能源、材料相关的基础科学问题。
(2)请用一句话,寄语在座的青年学生。
不忘初心,相信自己。
4、不对称催化领域
西湖大学王兆彬研究员
wangzhaobin@westlake.edu.cn
(1)请分享一下在选择研究方向时的心路历程,以及对自己研究方向未来的展望。
本科期间,有机化学的魅力——通过分子结构的重组创造新分子并赋予其多样功能——深深吸引了我,加之该学科正蓬勃发展,我便决心投身其中。博士期间主要从事有机小分子催化相关研究,为了深入理解金属催化机制,博后期间我进一步系统学习了过渡金属催化的交叉偶联反应。独立工作后,有机化学领域发展迅速,于是我选择了一个探索相对较少的反应——涉及自由基的不对称加成反应,期望能发现新反应与新机制。在探索过程中,我发现解决现有问题的过程往往会引出更多、更重要的未知,这或许就是科研的魅力所在,也正是驱动我们不断探索的动力。
(2)请展望一下,有机化学在未来的发展中面临哪些机遇与挑战。
当前,我认为有机合成方法学的一大挑战在于,新反应的发现与优化仍高度依赖大量的实验试错,这无疑消耗巨大的人力与物力。我认为,近年来人工智能(尤其是AI for Science)的飞速发展为此带来了重要机遇。若能将这些先进技术与有机合成深度融合,有望极大加速新反应的发现和条件优化进程,从而显著降低对传统试错模式的依赖。
(3)请用一句话,寄语在座的青年学生。
科学探索之路“路漫漫其修远兮”,唯有“上下而求索”。因此,我坚信兴趣是驱动长远探索的重要动力,希望青年学生们:找到自己真正感兴趣的研究方向,并用心专注地投入其中。
5、天然产物生物合成领域
西湖大学张骊駻研究员
zhanglihan@westlake.edu.cn
(1)请分享一下在选择研究方向时的心路历程,以及对自己研究方向未来的展望。
植物、微生物产生的天然产物结构复杂多样,众多分子仍然合成及其困难,但细胞是如何合成这么复杂的天然产物呢?我接触到天然产物生物合成领域是在大学三年时的天然产物化学课上,学到自然从简单易得的原料出发,通过少数反应的组合和酶的反应选择性实现无数复杂分子的时候,被这个领域吸引,加入了生物合成的课题组。
我认为选择方向时两个因素非常重要,一是你喜欢什么,二是你能做好什么。那么如何在一个方向做的好,对领域的深入理解和思考当然重要,但我想强调结合不同领域的重要性。我开始读研究生的时候刚刚是基因测序技术成熟的时机,越来越多的基因序列带来了通过序列比较学习自然是如何改变生物合成,创制新分子的机制。因此,我自学了生物信息学,结合课题组的天然产物生物合成研究基础,开始探究生物信息学驱动的生物合成改造研究。虽然现在生物信息学和生物合成的融合已成为常规研究范式,但当时的研究大多还是基于生化的酶机理研究为主,使得我们能够取得一些创新性的成果,也为现在的课题组研究方向奠定了基础。在研究方向选择上,自己的兴趣在哪里,自己能做好什么,这两个我认为是要重点考虑的因素,并且结合不同领域的知识和思考范式,或许容易取得重要突破,开启有趣的研究领域。
(2)请展望一下,有机化学在未来的发展中面临哪些机遇与挑战。
我认为合成生物学在有机化学,尤其对合成化学能带来很多机遇。随着生物合成研究的发展和基因测序、基因编辑等技术的成熟,近年来合成生物学受到广泛关注,研究已开始进入如何利用酶,实现我们想要的催化选择性,或者如何利用多酶构成的生物合成途径,实现我们想要的化合物的合成。酶催化的生物合成有反应条件温和、环境负荷小、碳中和过程等重要优点。基于大量的已发现酶元件,结合蛋白质结构预测及蛋白质设计等新颖技术,酶催化在合成化学问题上有庞大的应用空间。同时,合成生物学的关键挑战在于其成本问题,美国Keasling团队实现了青蒿酸的微生物重构,是合成生物学的里程碑成果,但青蒿酸的微生物制造最终没能比过青蒿的育种改良,目前合成生物学在产业应用上仍然有许多挑战,无法降低成本。为了推广绿色生物制造,合成生物学须实现比依赖于石油原料的化学合成更低的成本。如何能做真正有用,能够改变社会的合成生物学研究还需要更多的思考和技术发展。
正如南开李茂霖老师所说,学习生物学知识比学习有机化学还是容易入手,酶和生命体系的运转也离不开化学机理,因此有扎实化学功底的研究人员非常适合研究酶催化或合成生物学领域,加速领域的发展。
(3)请用一句话,寄语在座的青年学生。
我想说“珍惜人生的低谷时期,不要放弃努力,以后的人生会更加精彩”。
二、资深科学家
1、有机小分子催化领域
西湖大学邓力教授
deng_lab@westlake.edu.cn
(1)请分享一下西湖大学在支持年轻人方面有哪些举措?作为资深科学家,对年轻人开展工作有什么建议?
西湖大学致力于为年轻人创造良好的发展环境。我们行政团队的主要职责就是为年轻人提供充足的资源,无论是科研设备、资金支持,还是学术交流机会,都会全力保障,助力他们成长。同时,我们尽量减少年轻人学术以外的行政事务,让他们能够心无旁骛地专注于研究工作。此外,我们主张给予年轻人充分的自由,不限制他们的研究方向和课题选择,鼓励他们自由探索,激发自身的潜力和创造力。并且,我们还在探索将国际上成熟的培养模式与中国实际情况相结合,为年轻人量身打造更合适的成长路径。
对年轻人工作的开展建议:首先,年轻人一定要找到自己真正喜爱的方向,热爱是坚持下去的强大动力,只有从事自己热爱的工作,才能全身心投入并持之以恒。在学习和研究过程中,要学会主动思考,不要被动接受知识和观点,要亲自去验证、去探索,形成自己对学科的独特理解和感觉。还要坚持自己的想法,敢于突破常规思维。在团队建设方面,年轻人要多去实验室,多与学生交流讨论课题,把自己对课题的热爱传递给学生,通过这种方式培养学生,同时也能更好地管理团队。另外,年轻人的成长离不开周围人的帮助,要善于借助团队和前辈的力量,相互学习,共同进步。
(2)对有机化学的未来发展的机遇挑战有什么看法?
对于有机化学的未来发展,机遇往往藏在尚未被充分探索的领域中。选择进入这类鲜有人涉足的方向,获得新发现的可能性会更大,尤其是那些概念模糊、研究尚不清晰的领域,更值得关注。因为在探索这些未知的过程中,意外与意想不到的结果常会出现,而研究者通过扎实的基本功去深入剖析这些意外,便能从中汲取新知识、获取新灵感。有机化学的发展并非依靠宏大的计划一蹴而就,而是需要不断地迭代。持续的行动力至关重要,以催化领域为例,从有机催化刚被发现时致力于拓展其反应类型,到如今着重解决效率问题,都是在不断摸索中前行。有机化学是极具创造性的学科,每一代都面临着不同挑战,也正因此,每天都能为研究者带来新的学习与突破机会。
(3)请用一句话,寄语在座的青年学生。
生命中最为珍贵的是经历,每一次选择时,不妨思考哪条道路能让自己收获更多全新的经历,沿着这样的方向前行。到现在为止我始终遵循这一原则,这对我本人是很有益的。
2、催化有机合成领域
南开大学朱守非教授
sfzhu@nankai.edu.cn
(1)请分享一下南开大学在支持年轻人方面有哪些举措?作为资深科学家,对年轻人开展工作有什么建议?
南开大学在支持年轻人成长方面,采取了一系列切实有效的举措。在待遇保障上,通过设立人才特区为年轻人争取支持,自2013年人才特区获批建设后,所有引进的独立PI都能享有较高待遇,并且学校也持续在为年轻人争取更多资源,解决他们的后顾之忧,让其能全身心投入科研。科研资源配置方面,研究生指标向年轻人倾斜,助力其课题组快速形成规模开展创新研究;在实验室资源上,优先保障年轻人使用。在学术交流氛围营造上,积极举办青年论坛、前沿论坛与讲座,并在活动中注重让研究人员深入交流,不断更新交流方式,以更深入的碰撞激发创新思维。
对年轻人开展工作,建议专注于自己真正热爱的研究方向,全身心投入其中,避免随波逐流。在科研成果上,要以高标准要求自己,做出令自己自豪、有价值的成果,拒绝“拾人牙慧”。研究中始终思考自身研究的独特性和对科学发展的实际贡献,思考自己的研究成果是否能获得全球顶尖同行认可,是否有上书架(成为教材的重要知识点)或上货架(产生真正的经济社会效益)的潜力,并以此为导向开展研究工作,才能赢得同行尊敬,在学术道路上走得更远。
(2)请用一句话,寄语在座的青年学生。
要对自己有信心,相信你们自己一定会超过前辈,这是历史的必然;同时,密切关注、积极运用人工智能的最新成果到自己的研究中,争取在你们这一代人手上,能够为有机化学增加几个公式,这是我们最稀缺的东西。
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