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“浙里”科技追梦人(二)

2023-10-15

科学24小时 2023年10期
关键词:浙里张鑫高分子

李寒莹:在教学与科研的道路上勇往直前

自2011 年回国后,李寒莹潜心教学,脚踏实地、孜孜不倦地投身于立德树人的事业中,将科研方向与教学内容有机结合,积极承担教学任务,促进学科研究发展。他言传身教,培养学生以社会发展、民族复兴为己任,始终践行着“教书育人是大学根本”的初心和使命。

人物名片:李寒莹,现任浙江大学高分子科学与工程学系教授/系主任、浙江大学国际联合学院(海宁国际校区)院长、高分子合成与功能构造教育部重点实验室主任、浙江大学高分子新物质创制国际研究中心主任。他的研究致力于将材料有序化与复合化思想有机融合,面向光电应用,形成“单晶复合有机光电功能材料与器件”的独特研究方向。他讲授的“高分子物理”本科核心课程,被教育部认定为首批国家级一流本科课程。

教学相长,将科研成果写入权威教科书

从教十余年,李寒莹对本科教学的重视始终如一。他讲授的“高分子物理”“功能高分子导论”均为高分子科学与工程学系的本科核心课程。其中“高分子物理”为高分子材料与工程专业本科最核心的三门课程之一,并于2020 年被教育部认定为国家级一流本科课程。

其实,高分子物理并非李寒莹的专攻领域,但他仍积极承担了该课程的教学工作,并特意为此将研究领域拓展到高分子物理领域,在科教融合中深入分析、理解高分子物理领域的知识。不仅如此,为了能够用最通俗易懂的方式讲解这门课程,他认真研读了所有能找到的相关参考书,甚至曾不辞辛苦,跨越千里前去听取高分子物理学科领域中资深教授的课程。李寒莹授课风格幽默风趣、节奏紧凑、深入浅出,受到学生的普遍欢迎和喜爱,他的课程出现在每一届学生的推荐课程列表中,在历届毕业生满意度调查中更是年年被评为“最满意的一门课程”。

在潜心教学的同时,李寒莹还发挥着自己作为科研工作者的杰出才华。他坚信优质的教学需要通过前沿研究来丰富和激励,影响深远的前沿研究常常根源于对学科主干教学精益求精的追求。他从“高分子物理”的本科教学工作中,衍生出“高分子结晶度的分布”这一概念和研究新方向,这一成果被高分子教学名师何平笙教授称为“高分子科学的新概念”,作为独立小节被何平笙教授编入国家级精品课程教材,成为教学促进科研、科研反哺教学的教育与创新双向流动贯通的典型科教融合成果。2021 年,该成果获得浙江大学教学成果奖一等奖。

亦师亦友,为无数学子指明前进方向

课堂之上,李寒莹不仅教授学生们书本上的知识,更是结合自己的思考与研究,为学生们带去不一样的“高分子物理图景”,并得到学生们的一致好评。课堂之外,李寒莹关爱学生,对学生的求教总能及时反馈。

李寒莹对学生的培养和帮助不仅仅局限于科研学业,还关注学生内在思想品德的发展。曾经有学生发邮件想与李寒莹探讨科研问题,本以为邮件会石沉大海,没想到李寒莹迅速回复了邮件,并约该生面谈。在交流过程中,李寒莹对该生的困惑一一解答,并鼓励其保持学习的积极性,使该生在豁然开朗之后还收获了信心,打开了通往科研之路的大门。正因如此,每逢研究生招生之时,李寒莹总是广受欢迎的导师之一。

李寒莹十分注重本科生的班级建设以及德育工作,曾多次担任新生之友、竺可桢学院专业导师、浙江大学求是大讲堂教师、国际校区河北招生组组长等职务,力求以个人在科研及人生路上迸发出的强大生命力、敏捷创新力和深厚的家国情怀感召和带动每一个求学路上拼搏的求是学子。他担任班主任的高分子1202 班,班级支部还获得浙江大学“五四红旗团支部”的荣誉。他本人也在2020年获得了浙江大学第十届“三育人”先进个人。

课堂之外,李寒莹为学生答疑解惑

立德树人,以言传身教培育优秀人才

在对研究生的培养工作上,李寒莹始终牢记为党育人、为国育才的初心使命,鼓励自己的研究生坚持研究特色,挑战创新性的前沿难题。他为学生树立信心,鼓励他们潜心工作,立志在浙大做出令国内外同行钦佩的一流研究工作,以社会发展、民族复兴为己任、为动力。他曾获评浙江大学优秀共产党员、新时代浙江省“万名好党员”、浙江大学校级先进工作者、浙江大学十佳青年岗位能手等,获得过“浙江青年五四奖章”。

李寒莹对待教学态度严谨、刻苦勤奋,对学生的科研过程也十分关注。每每与学生讨论实验情况,总是十分兴奋,往往交谈至深夜而犹自不觉。他对科学真相的执着耳濡目染地影响着他的学生,敦促着学生坚持严谨务实的科研风格。除此之外,他还总是竭尽所能为学生创造最好的学习、科研条件。为学生寻找其他领域的合作者,为学生提供出国交流的机会,等等,以各种各样的方式帮助自己的学生突破实验条件或研究氛围的限制,让学生切实感受到自身在科研中所散发出的生命力。

短短几年,李寒莹培养的研究生人才辈出。作为第一导师,他共指导研究生35 名,其中有3 名学生获得优秀博士学位论文奖,5 名学生获得优秀墙报奖,20 余名毕业生工作以后获“华为2012 实验室总裁奖”“英特尔非易失性存储事业部研发奖”等行业认可。他指导的本科生获“浙江省优秀毕业生”荣誉称号,多人赴斯坦福、康奈尔等名校继续深造。在李寒莹培养的博士生中,有3人先后进入高校从教,将立德树人的使命薪火相传。浙江工业大学材料科学与工程学院教授/副院长、博士生导师刘育京,师从李寒莹,曾撰文感念李寒莹对他的教导是“师者所以传道授业解惑也”的最佳写照。刘育京在第五届全国高校青年教师教学竞赛中获得一等奖,并以第一作者身份发表了去浙工大以后的第一篇Science 论文。

在培养学生的过程中,李寒莹始终坚持与学生保持密切联系与交流。他是个很好的倾听者,学生们都十分愿意与他交流。他不仅能讨论科研,更能谈古论今,其丰富的知识储备令人敬佩。有学生将同李寒莹相处的感受撰写成文—《李氏风华》,发表在《求是风采》上,其中对李寒莹评价道:“寒莹才如星斗,然不曾恃才傲物,不卑不亢,诚以待人。与长者交,其投桃报李,各路英俊闻之,均登门与之合作;与门生交,其善聆听,辅以点拨,鲜与之争执。闲暇之时,寒莹喜与生谈古论今,以其见多识广,常有逸事与生共享,师生皆有所乐。”

在李寒莹办公室的一面墙上,挂着他与历届毕业生的合影,看得出每一张都被其精心装裱过。那不仅是一张张照片,更是他对每一个学生的情感。在其中一些合影中,他还简洁地评价了这些学生在浙大为所在研究领域所做出的创新贡献。李寒莹教授就是用这样一种方式,铭记着他曾教导过的每一个独一无二的学生,和他曾助力过的每一个科研梦想,并激励之后的学生立志高远,为加快实现高水平科技自立自强,为民族伟大复兴做出自己的贡献。

十余年执教生涯,创新不止、拼搏不停,李寒莹—这位脚踏实地、持之以恒的优秀教师,始终都在教学与科研的道路上勇往直前。

张鑫:在学科交叉中追寻光亮

大学之大不在于大楼之大,而在于大师之大。

尽管西湖大学云谷校区的夜景美不胜收,但这所学校最引人注目的,依然是走进这里的每一个人。

就在云谷校区启用前夕,西湖大学又迎来了一位实力加盟者—原美国宾州州立大学教授张鑫。

他凭什么征服了“苛刻”的西湖大学评审团?

人物名片:张鑫,本科毕业于中国科学技术大学,博士毕业于美国加州理工学院,原美国宾州州立大学教授,现全职加入西湖大学理学院,受聘为化学教授、细胞生物学教授。浙江省青年高层次人才协会会员。他的课题组聚焦于生物有机化学和蛋白质生物化学的交叉领域,以“生物大分子相分离和聚集的化学生物学”为研究中心,瞄准此研究领域急需解决的重要技术和科学问题,为基础生物学和生物医药产业提供重要科学支持。

与蛋白质不得不说的故事

了解一位科学家的基本方式就是从他的研究说起。

过去十年,张鑫都在与“聚在一起的蛋白质”打交道—蛋白质聚集和凝聚。作为生命的物质基础,蛋白质是构成细胞的基本有机物,也是生命活动的主要承担者。而有一种蛋白质的形态引起了张鑫的注意—为什么有的蛋白质会在微观层面上凑到一起,最终“聚”起来?

依照成因不同,这种现象分为两类:第一类是“蛋白质聚集”,是指蛋白质在压力和病理原因下由于结构变性产生的聚集(aggregate),是一种病理现象,关乎很多疾病;第二类是“蛋白质凝聚”,是指蛋白质在天然状态下的凝聚(condensate,也可称为“相分离”),这是一种生理现象,是从2015 年开始活跃的生命科学领域年轻而热门的方向之一。

从凝聚到聚集,对细胞功能会产生很多的影响,许多我们所熟知的疾病都与它们有关,包括神经系统疾病、免疫疾病和代谢疾病,比如阿尔茨海默病、帕金森病、渐冻人症、Ⅱ型糖尿病、心衰等疾病。

张鑫解释道:“一般来说,蛋白是一个三维结构,在较亲水的细胞环境中存在。蛋白质的表面是由亲水的氨基酸所构成的,而内部是疏水的氨基酸。当外因问题出现时,蛋白质原有的三维结构会被破坏,内部疏水的基团会被翻出来—就好比一个人的五脏六腑被翻到了体外。因为疏水,这些蛋白质只能自己凝结成团,最终导致疾病的产生。”

2010 年,张鑫从加州理工学院毕业,进入位于加州圣地亚哥的斯克利普斯研究所做博士后研究。他的导师杰弗里·W.凯利教授,在蛋白质聚集领域埋首钻研25 年,最终做出该领域的首款全球上市药物Vyndaqel。该药是针对一种由转甲状腺素蛋白聚集所导致的神经衰退性疾病,能有效阻止转甲状腺素蛋白由于聚集生成淀粉样蛋白。虽然转甲状腺素蛋白的聚集和药物研发让生物医学界十分激动,但更多蛋白质聚集导致的疾病仍然无药可用,因为细胞中的蛋白质聚集是一个难以观测的过程。而张鑫产生了一个比导师更大胆的想法:“我们能否找到普适性的方法,揭开所有蛋白质聚集的面纱?”

2015 年,张鑫进入美国宾州州立大学从事独立研究,集中精力在这个领域进行探索。蛋白质聚集是一个多步骤的复杂物理化学变化过程。不同蛋白质聚集状态的致病机理以及代谢途径不尽相同。当时学术界针对蛋白质聚集的致病原理有两种猜测:聚集的中间产物有毒;最终产物有毒。张鑫和课题组的成员齐心协力,将合成化学、物理化学、生物化学和细胞生物学的多种手段结合起来,仅用四年时间就开发了一系列面向活细胞内蛋白质聚集的定量成像新技术。这些工作开始揭开蛋白质聚集导致疾病的谜底:两种猜测都成立,对不同的蛋白来说,有的是中间产物致病,有的是最终产物致病。

张鑫先后斩获多个重要分量的科学奖项,包括2018年获得的“斯隆研究奖”。这个奖项是1955 年设立的,颁发给物理学、化学和数学领域的杰出青年的奖项,以向这些“早期职业科学家和学者提供支持和认可”。这些荣誉或许就是同行对他最大的褒奖和认可。

实力派少年屡次切换赛道挑战“极限”

人生如逆水行舟,不进则退。翻阅张鑫的成长经历,这句话是对他最好的诠释。寻常人总是寻找哪条路最简单、走得最快,而他却屡屡在“简单好走”的康庄大道上停下脚步,思考,抉择,然后转换赛道,朝着充满未知和挑战的那条路前行。

高考时,张鑫是中国科学技术大学在河南录取的第一名,所有专业随便挑,最终他选择了化学物理系。因为这是他的偶像钱学森创办的专业,也正因为这个专业要求同时兼修化学和物理,是压力最大、负担最重、对学生要求最高的专业之一。

大学期间,张鑫就开始在大连化学物理研究所做本科研究,并在韩克利研究员的指导下,进入了理论和计算化学的领域。当同班同学都在申请出国的时候,张鑫却一心扑在理论化学知识的学习上,开始发表一系列学术论文,并且选择继续留在大连化学物理研究所攻读理论与计算化学硕士学位。三年时间,张鑫发表多篇学术论文,并获得辽宁省优秀硕士论文奖项。2004 年,他顺利进入加州理工学院化学系。

在加州理工学院化学系读博期间,这位中国学生也一度让他的第一位博导威廉·安德鲁·戈达德三世十分费解。戈达德教授是著名理论化学家、美国国家科学院院士,他的课题组开发了多种计算化学方法,是张鑫最“手到擒来”的研究方向。在张鑫进入加州理工学院攻读一年后就发现,自己特别熟悉课题组的研究手段,博士课题进展非常顺利,导师告诉他很快就能毕业了。要知道,在这所全球顶尖的研究型高校取得博士学位并不容易,平均耗时要六年之久。

张鑫在Scripps 博后期间的实验工作照

这件事在导师看来是值得庆贺的大事,而张鑫却陷入了焦虑。他找到导师说要转组,换一个方向。导师当时吃惊的反应张鑫至今记忆犹新:“导师表示很不理解。他觉得加州理工博士毕业的难度不小,而我很快就可以顺利毕业,而这个学校的博士能找到很好的工作,为什么要临时换跑道呢?”但张鑫认为:“我跑了那么远,背井离乡来到这里,只是为了要顺利拿到一个博士学位吗?”学位在他眼里意义不大,他更在意的是自己到底学到了多少新东西,他更想做的事情是突破自己的极限。

在和导师交流之后,戈达德教授非常理解和支持张鑫的决定。他推荐张鑫去找刚刚加入加州理工学院不久的年轻博导单舒瓯,这是一位实验生物化学家。张鑫没有生命科学的背景,当单舒瓯第一次向他解释什么是“细胞生物学”的时候,他坦诚地回答:“没有听懂。”

“但是,他们实验室在用物理化学方法解答细胞生物学的机理问题,而我很喜欢研究机理问题,并且我对物理化学很在行,所以我想转入他们实验室。”张鑫有着自己的执着。

看中了他扎实的基础,也被他的这股热情和坚持所感动,年轻的博导和一股子猛劲的学生就这样组成了一对新“CP”。在新赛道努力了四年半后,2010 年,张鑫顺利毕业,并且凭借博士期间的工作即蛋白质定位过程的分子机理,在2012 年获得了美国化学会诺贝尔签名奖,该奖项每年仅颁给一名学生及其导师,以表彰其对于化学科学的贡献。

选择一所没有“门槛”的大学

杭州的秋天格外让人艳羡。蓝天、轻风、暖阳,间或出现的金色银杏或绚烂红枫,都让人沉醉其中。作为河南开封人,张鑫很喜欢杭州这座城市,或许是因为北宋开封与南宋杭州的渊源,让他觉得哪儿都好,回国一个月以来,“直把杭州作汴州”,一天三顿吃食堂也不嫌腻。

当然,选择西湖大学最重要的原因不是美景,而是他想找一所没有“门槛”的大学。

从读本科的第一天起,张鑫就注定走上了“学科交叉”之路。而对于现在他想做的事情来说,一个理学院还不够他“折腾”。

“在西湖大学,我想把生物大分子的凝聚和聚集的化学、动力学、生物学做出来,详细看清和了解这两个过程是怎么回事。”

具体来说,第一块是继续开发新型的探测工具,可以在细胞内将这个生物分子的物理化学性质定量地测量出来;第二块是想把这些物理化学性质和蛋白质的功能结合起来。“打个比方,过去的蛋白质成像研究是看清细胞里这些蛋白质在哪,但我们想做的是看清楚这些蛋白质到底是‘啥样’,它们的周围是‘啥样’。”在充分了解蛋白质的物化性质后,张鑫还将寻找性质和功能的关系,破解其背后的一系列问题,即蛋白质“干啥了”。比如,为什么蛋白在某种物理化学性质下是有功能的,但性质改变后就没有功能了?蛋白质的功能为何变强或者变弱,对应的是哪些性质的变化?“研究的第三部分,就是利用这些蛋白质的知识,针对性地开发一些小分子和基因的药物。”张鑫说。

这样的研究,横跨了化学、生命科学,以及一部分工学。在张鑫眼里,崇尚小而精和学科交叉的西湖大学,完美契合了他的想象。进校仅仅月余,他已与生命科学学院学术带头人邹贻龙和工学院学术带头人李文彬有了实质性的研究合作。“在这里,学科交叉没有‘门槛’,学院不同、实验室不同,都不会成为合作的障碍。跨界合作有时候就像‘串个门’那么简单。”他笑着说。

而对于关心他回国后近况的美国的前同事们,张鑫的回复只有五个字:忙并快乐着!

张鑫在西湖大学实验的工作照

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