Nanomaterials 青年学者奖设立于2018年，旨在表彰在纳米科学和纳米技术领域取得成就的年轻研究人员。所有获奖者均由期刊奖项委员会选出。

在此，我们特别邀请本次获奖者分享他们对科学研究和获奖的看法以及他们的经历。

(一)

Ayala Lampel 副教授

以色列特拉维夫大学

研究兴趣：基于有序/无序超分子肽的分子材料，包括黑色素拟态材料。

Q1：请您简单介绍一下自己以及目前的研究课题。

我是以色列特拉维夫大学生命科学学院Shmunis生物医学与癌症研究学院的副教授。在特拉维夫大学获得生物技术博士学位后，我前往纽约，在纽约市立大学 (CUNY) 高级科学研究中心 (ASRC) 从事博士后研究工作，主要集中在开发基于有序/无序超分子肽的分子材料，包括黑色素拟态材料。

2019年，我在特拉维夫大学组建了自己的独立研究团队，研究初期，我们主要是利用简化的肽构件设计生物分子凝聚体。随着研究的深入，开始开发多组分合成凝聚体，这些凝聚体由多种不同构件组成，可用于药物递送、生物传感以及生物催化调节等领域。此外，我们也探索了这些凝聚体在控制反应性和调节有机反应方面的应用。在此期间，我们参与了一项由ERC资助的项目，旨在为绿色化学应用设计新型凝聚体。

Q2：展望未来，您认为哪些前沿研究方向将成为学术界关注的焦点？

过去十年，液-液相分离 (LLPS) 和设计凝聚物领域蓬勃发展。越来越多的来自超分子化学、系统化学和生物启发材料的研究者，正积极参与到探索与开发相分离材料的前沿研究中。我相信这些新兴材料在未来几年仍将是研究热点，特别是在推进纳米技术和生物技术应用方面。

Q3：您对有志于在各自领域产生重要影响的年轻研究者有什么建议？

我的建议很简单：如果你真心想追求学术事业，就去做吧。排除干扰和疑虑，相信自己的内心声音。学术探索和科学研究是一条需要坚持不懈的道路——尝试、失败、再尝试。不要因为失败而气馁，要始终保持前进的动力。每当我因失败而感到沮丧时，我都会提醒自己，以好奇心为驱动、以探索知识为目标的领域工作是多么幸运。

还有一条建议，与我对下一个问题的回答有关：在选择博士或博士后实验室时，优先考虑寻找一位优秀的导师，这可能比选择实验室等的任何其他因素都重要。

Q4：作为这项奖项的得主，您有什么想表达或最想感谢的人吗？

感谢我的博士导师Ehud Gazit教授和博士后导师Rein Ulijn教授，感谢他们给予我的支持和指导。他们对科学的奉献与热情、对研究团队的责任以及对学生的真诚关怀，深深地影响了我作为导师的方式。

(二)

张海天教授

北京航空航天大学

研究兴趣：功能相变材料的调控及类脑计算器件应用、磁性功能材料、纳米材料。

Q1：请您简单介绍一下自己以及目前的研究课题。

我目前担任北京航空航天大学教授。在宾夕法尼亚州立大学获得博士学位后，我在普渡大学担任Gilbreth研究员，之后加入北京航空航天大学任教。

我的研究引入了一种弥合人工智能设备与人脑之间差距的新方法。通过精确操纵强关联氧化物薄膜中氢掺杂剂的运动，我开发了具有超低能耗和超快速响应的人工神经元和突触硬件。传统的氧化物神经设备依赖于阳离子 (例如 Ag+) 和阴离子 (例如O2-) 的运动，消耗大量pJ级能量，这大大超过了人脑所需的fJ级能量。而我选择使用氢离子 (质子)，它们的尺寸只有O2-的0.01%，利用氢离子极小的尺寸和极低的运动能垒，我开发的器件只需要fJ级的能量就能进行纳秒级的神经计算，效率堪比人脑。此外，我还在进一步开发具有自适应信息处理和存储功能的器件，在复杂的环境变化中也能发挥出色的性能。我的主要成果概括如下：

制造出与人脑相当的超低能耗 (fJ级) 和超快响应 (ns级) 的神经形态器件，大幅降低能耗，提高计算效率；

创建可以适应动态环境的人工神经元和突触，实现硬件层级的自适应功能切换和信息处理，无需依赖人工智能算法，从而大大简化设备结构和提高能效；

通过各种新型神经形态设备为人工智能引入突破性功能，特别是在处理复杂环境变化方面表现出远超传统神经网络的性能 (例如，决策能力提高250%，动态信息处理能力提高300%)。

Q2：能否分享一些您研究过程中发现的特别有趣或意想不到的结果？同时，您对跨学科研究有何看法？

我的整个研究历程可以说是一个不断跨学科融合的过程。在宾夕法尼亚州立大学攻读博士学位期间，我专注于凝聚态物理和电子设备领域，成功开发了当时世界上性能最佳的射频开关和逻辑器件。通过这项工作，我接触到了神经形态计算设备的概念。获得博士学位后，我将电子设备与脑科学结合，凭借这一创新方向，成功进入普渡大学极具竞争力的Gilbreth学者项目 (全球录取率约为2%)，这标志着我在这一新兴且高度跨学科的前沿领域中，开启了独立研究的新篇章。

在跨学科研究中，遇到不熟悉的问题和挑战是不可避免的。面对这种情况，关键在于聚焦核心问题，并对其进行有效的优先排序。此外，广泛地与其他领域的科学家进行交流与合作同样至关重要。

Q3：展望未来，您认为哪些前沿研究方向将成为学术界关注的焦点？

我认为探索类脑计算设备是特别值得关注的研究方向。正如时任中国科技部副部长、中国科学院院士吴朝晖所指出的，发现克服计算限制的新机制已成为最紧迫的问题之一。构建类脑计算设备，正是应对这一挑战的关键路径之一。(《人民日报》，2022年1月11日)。

首先，能源效率是我们面临的核心挑战之一。传统的冯·诺依曼架构在执行复杂计算任务时能耗巨大，其内存与处理器分离的设计导致大量能量被浪费在数据传输上。然而，类脑计算模拟生物神经网络，采用一种新颖的集成内存计算方法，从根本上减少了因数据传输带来的能量损耗。我开发的神经形态类脑计算设备，首次实现了以飞焦耳级能耗的人工神经活动，显著降低了计算系统的能耗，为解决全球范围内的能效问题提供了新的解决方案。

其次，提升计算速度是另一个主要挑战。传统计算系统依赖于大规模数据的串行处理，难以满足实时处理和有效计算的需求。而类脑计算通过大规模并行处理，可以显著提高计算速度。我开发的神经形态设备不仅具备亚纳秒级的响应速度和高精度的响应信号，还模拟了生物神经元的放电模式，实现高效的信息传输和处理。这为突破传统计算体系的速度限制提供了一条新途径。

此外，人工智能中的自适应学习是一个至关重要但尚未完全解决的难题，我正致力于这一方向的研究。传统计算机依靠预先编写的指令执行特定任务，缺乏灵活性和适应性。因此，我提出了一种基于超低功耗和超快运行的自适应神经形态设备，能够适应不断变化的环境和任务要求，自主修改响应状态，并重新分配计算资源。该硬件在复杂动态环境中的增强适应性为智能计算奠定了基础。

Q4：您对有志于在各自领域产生重要影响的年轻研究者有什么建议？

坚持第一性原理思维。

Q5：您对开放获取出版模式有什么看法？

作为研究者，我对开放获取出版持总体积极但带有一定保留的态度。我完全支持科学知识的免费共享，因为这有助于加速科研发现、促进学术交流，并最终造福社会。开放获取无疑能让我们的工作更广泛地传播，尤其在跨学科之间搭建桥梁，帮助发展中国家的研究人员获取关键研究成果。然而，在当前的实施机制下，也存在一些现实问题和挑战。例如，高昂的出版费用对处于职业生涯早期的科学家或资金有限领域的科学家来说可能是难以承受的，从而造成了不公平的竞争环境。此外，掠夺性期刊的存在仍然是一个令人担忧的问题。这让一些同事不愿完全接受这种模式。总的来说，尽管存在一些成长的痛苦，但我相信开放获取出版正朝着优先分享知识而非利润的方向发展。

(三)

宋宇博士

香港城市大学

研究兴趣：生物电子、可穿戴传感器、数字医疗、能量收集、先进制造。

Q1：请您简单介绍一下自己以及目前的研究课题。

我目前是香港城市大学生物医学工程系的校长助理教授。在加入香港城市大学之前，我在北京大学获得博士学位，师从张海霞教授，并在加州理工学院高伟教授的研究团队完成博士后研究。至今，我已发表70余篇论文，其中23篇为第一作者/通讯作者，包括 Science、Nature Biotechnology、Nature Electronics、Nature Biomedical Engineering、Science Advances 等，总引用次数超过8500次，h指数为40，拥有18项美国和中国专利。我曾获得30余个奖项，包括2024年福布斯30位30岁以下杰出青年、2024年微系统与纳米工程青年科学家奖、2019年领导力奖学金 (百人委员会) 以及2020年中国电子学会优秀博士论文奖。

目前，我的研究重点是可穿戴生物电子学在个性化医疗中的应用，特别关注多模态生物传感器、先进制造和数字医疗。我们的目标是开发用于持续监测与慢性病相关的关键生物标志物的生物传感器，如糖尿病、心血管疾病和肾脏疾病。

Q2：展望未来，您认为哪些前沿研究方向将成为学术界关注的焦点？

个性化医疗。现阶段，可穿戴生物电子学在个性化医疗方面展现出巨大潜力，尤其在成果转化与产业化方面，具备广阔的前景。该技术致力于突破传统医疗设备的局限，应对医疗健康领域的重大挑战。这一努力使主动疾病监测和居家健康管理成为可能，同时为实现健康社会提供了新的可能性，必将成为新时代的颠覆性力量和发展趋势。

Q3：作为这项奖项的得主，您有什么想表达或最想感谢的人吗？

我想向我的导师——加州理工学院的高伟教授和北京大学的张海霞教授，表示最诚挚的感谢。他们为我提供了一个探索、思考和挑战自我的平台。他们是榜样，教我如何追逐目标并取得成就。

Q4：您对开放获取出版模式有什么看法？

我认为开放获取是非常必要的。它为更广泛的读者群体提供了接触最新研究成果、激发跨学科思想的绝佳机会。每个人都可以免费访问自己感兴趣的研究成果，不受资源限制。我相信这将逐步、潜移默化地加速科学进步。

Nanomaterials 期刊介绍：https://www.mdpi.com/journal/nanomaterials

主编：Eugenia Valsami-Jones, University of Birmingham, UK

期刊主题涵盖纳米材料 (纳米粒子、薄膜、涂层、有机/无机纳米复合材料、量子点、石墨烯、碳纳米管等)、纳米技术 (合成、表征、模拟等) 以及纳米材料在各个领域的应用 (生物医药、能源、环境、电子信息等) 等。

2023 Impact Factor: 4.4

2023 CiteScore: 8.5

Time to First Decision: 14.1 Days

Acceptance to Publication: 1.9 Days