所有文章 > 正文

智库丨江苏籍科学院院士们的成名之路

作者: 学术猴

时间: 2019-06-15 17:06

全球华人专家库中的江苏籍科学院院士库收录266位院士,能人异士很多,既有天才少女,也有徘徊在诺奖边缘的学者们,本文挑选院士们的个人履历,看他们的成长,了解他们的成就。

江苏籍科学院院士库通过AMiner智能引擎自动收集中国科学院院士及其相关信息(基本信息、研究兴趣等),自动集成了学者的论文和专著等信息。中国科学院,简称“中科院”,是国家科学技术方面最高学术机构和全国自然科学与高新技术综合研究发展中心。本学者库收集266位中科院专家学者,分析学者研究情况并向公众免费开放。

本文的第一位院士,挑选在266为院士中唯四的女院士之一,庄小威院士进行介绍。科学新闻网曾评价庄小威院士是天才少女,而中国科技大学也评价庄小威院士是史上最年轻的院士,接下来我们一起来了解一下这位院士的履历。

庄小威,1972年1月出生于中国江苏省如皋市,生物物理学家,美国国家科学院院士、美国艺术与科学学院院士、中国科学院外籍院士,哈佛大学化学与化学生物、物理学双聘教授。

1987年庄小威考进中国科技大学少年班;1991年19岁时从中国科学技术大学毕业,之后赴美国加州大学伯克利分校留学;1996年博士毕业后进入斯坦福大学从事博士后研究工作,师从朱棣文;2001年进入哈佛大学任教,先后担任助理教授、副教授;2005年被聘为美国霍华德·休斯医学研究所研究员;2006年被聘为哈佛大学化学和物理双学科正教授,并在哈佛大学建立了以自己名字命名的单分子生物物理实验室;2012年当选为美国国家科学院院士;2015年当选为中国科学院外籍院士。

2006年,庄小威实验室发明了基于单分子荧光检测的超高分辨率成像方法,即随机光学重建显微法(STORM),并应用该方法实现三维超高分辨率成像。基于光化学机制,她的实验室合成了超亮的可光控的染料及具有最佳性能的荧光蛋白,将分辨率进一步推进到几纳米,比光学衍射极限高近两个量级。在此基础上也发展了活细胞快速三维高分辨荧光成像。这一系列技术发展使得荧光显微技术进入分子水平成像时代。全世界众多实验室采用了这些技术,而基于该技术的商用STORM显微镜已进入包括中国在内的世界各地的影像平台和实验室中,大大促进了生物医学研究。

2015年,庄小威领导研究团队在《Science》杂志上发表单分子成像技术MERFISH(multiplexed error-robust fluorescence in situ hybridization),该技术可以在单细胞水平上实现空间分辨的高度多重化RNA分析,打破了目前的技术限制。

庄小威带领研究团队发展超分辨率显微镜技术,识别个体病毒粒子进入细胞的机理,并用单分子技术从本质上研究核酸与蛋白的相互作用。她曾拍摄到单一枚感冒病毒如何影响一枚细胞,这是首次有科学家记录到这一过程。

庄小威的研究是要探明生物体系中单个分子或单个粒子的运动表现。庄小威创造性地将荧光光谱和显微分析技术应用于单个分子,这种崭新的物理手段,使得实时揭示复杂生物过程中的分子个体及其运动步骤成为可能,在单分子动力学、核酸与蛋白的相互作用、基因表达机制、细胞核病毒的相互作用等领域做出了杰出的贡献。

庄小威在《Nature》、《Science》、《Cell》、《Nature Methods》、《Nature Biology》、《Neuron》、《PNAS》等学术期刊上发表多篇文章 [24]  ,截止到2015年,她发表的论文他引超过12600次,最高单篇他引超过2000次。

以下是庄小威获得的名誉奖项列表:

庄小威之前只对物理学感兴趣,认为细胞中大量分子混在一起,很难看清它们之间是如何相互作用的。后来在朱棣文的影响下转向生物学领域,对于庄小威来说是一个非常偶然的决定。而她的工作重点,正是利用此前的光学研究背景,看清生物学中这些“混乱”的部分。

看清这些“混乱”的分子们之所以很难,主要是因为光学分辨率尺度的问题。早在19世纪末。德国物理学家恩斯特•阿贝(Ernst Abbe)就指出光学显微镜存在衍射极限,分辨率最高只能达到200纳米左右。这个程度虽然能观察细胞,但细胞中的分子大小只有几个纳米,尺度差了两个数量级。庄小威形象地描述道,如果把整个人体放大到地球的尺寸,那么一个细胞大约是上海人民广场的大小,而细胞中的分子只有广场上一个游客的头部那么大。在衍射限制下,这些挤在一起的分子看上去就是模模糊糊的一团,谁也分不清谁。那么,该如何突破这个限制,看清单个分子,观察它们是如何互动的呢?

庄小威创造性地用在时间上错开的方法,区分空间上重叠的分子。如果只有一个荧光分子,图像虽然很模糊,但能知道它的中心点。问题就在于成千上万的分子们重叠在一起。庄小威使用光控开关探针来控制其中一小部分分子发光,其余关闭;接着打开另一部分荧光分子,其余关闭。通过控制挤在一团的分子们轮流发光,再将所有的图像组合在一起分析,就能更好地了解分子们的分布位置。庄小威给这种方法起名为“风暴”。

传统成像与STORM效果对比

几乎在同一时期,国际上也有其他的团队做出了类似的成果。2006年8月9日庄小威的STORM发表在《自然-方法》上。一天之后,美国科学家埃里克·贝齐格(Eric Betzig)基于相似原理的PALM发表在《科学》上。

2014年,诺贝尔化学奖颁给了三位在超高分辨率荧光显微成像技术上做出贡献的科学家,除了贝齐格之外,还有美国科学家威廉姆·莫尔纳尔和德国科学家斯特凡·赫尔。一时间,质疑声起。微信公众号“赛先生”就率先发文表示,结果“使很多人感到惊讶”,因为贝齐格的工作“不仅与华人教授庄小威的工作在物理原理完全一样,而且他们研究论文发表的时间也一样,令人不解为何出现厚此薄彼。”甚至有学者直指种族主义和性别歧视方面的原因。此后,诺贝尔化学奖评选委员会委员曼斯·埃伦贝格回应称,贝齐格早在1995年就发表了相关论文,而PALM论文的投稿时间比STORM论文早了将近4个月。

就这样,庄小威与诺贝尔奖失之交臂。

庄小威在多次现场演示中,拿出了一个粉红色的可伸缩管,来演示周期性的细胞骨架结构。这是她从女儿那里“偷”来的玩具。三年来,她都在报告中使用了这个道具。而庄小威的女儿在三年前意外“丢失”这个玩具后,曾在妈妈的包中翻了出来,并想要索回。庄小威说道:“我对女儿有求必应,只有这个没有给她。因为我实在不知道去哪里再买一个一样的。我只能买了许多别的玩具来补偿她。”

本文介绍的第二位院士,是张裕恒院士。张裕恒院士是在众多智库中,唯一一位占据H指数、学术活跃度、引用数和论文数四项指标首位的学者,其余智库中可能出现H指数最高者与论文引用数首位的学者是同一人的情况,但是四位一体的现象首次出现,值得纪念。

张裕恒,1938年1月29日(农历)出生于江苏宿迁,物理学家。1961年毕业于南京大学物理系,1965年中国科学院物理研究所研究生毕业,1985年任中国科学技术大学教授,2005年当选为中国科学院院士。

1938年2月28日(农历正月二十九)出生于江苏宿迁城富贵街,兄弟姐妹八人,他是老大。童年间,张裕恒的父亲带领全家四处漂泊。

1945年,他的父亲在宿迁中学任教。一家人满以为可过上和平的日子,但内战爆发只得举家迁到徐州。淮海战役胜利后,张裕恒回到宿迁,就读宿迁城中小学。

1950年9月至1953年7月初,就读于江苏省宿迁中学。

1953年9月至1954年1月,高一就读于江苏省宿迁中学。

1954年初,他转到父亲任教的安徽省怀远中学。

1961年大学毕业于南京大学物理系。

1965年研究生毕业于中国科学院物理所。

1965年-1971年,中科院物理所实习研究员。

1971年-1974年,长春半导体厂技术员。

1974年-1976年,安徽光机所受控站(现等离子体所)实习研究员。

1976年,后到中国科技大学任教至今。

1976年-1978年,中国科学技术大学助教。

1978年-1980年,中国科学技术大学讲师。

1980年-1985年,中国科学技术大学副教授。

1986年7月,国务院学位委员会授博士导师。

1989年至1997年,担任中科院结构开放实验室主任、中国科技大学结构中心主任。

1992年,张裕恒院士编著《超导物理》一书,现已第三次再版。此书并被台湾儒林图书公司用繁体字转版。

2005年11月,当选为中国科学院院士。

2008年,中国科学院强磁场科学中心 首席科学家。

张裕恒多年来从事超导电性、巨磁电阻效应、低维物理研究,承担国家超导攻关和攀登项目课题,是科大负责人;主持中科院重大项目、国家自然科学基金重点项目、以及多项国家自然科学基金课题。发表SCI论文260篇(都是他和他的在读研究生、在站博士后为第一作者),其中:Phys.Rev.Lett.1篇、Appl.Phys.Lett.15篇、Phys.Rev.B59篇。检索出论文被国际刊物他引1238次。在高温超导研究中,他的判断实验澄清国际上的争论,解决了高温超导在强电应用中的难题;解决了超导相变后负Hall系数长达九年之久的困惑;否定了国际上流行的关于高温超导体非公度调制的起因,从实验上提出了自己的模型,并为国际同行接受。该工作被国内外同行评价为“是近年来在磁通动力学中的重大成果。”“对高温超导研究学科领域的进展起了推动作用”。在自旋电子学研究中,他们澄清了Mn氧化物导电机制:设计实验发现Mn基氧化物中是晶格极化子,而在硫属尖晶石中是磁极化子;提出和证实不同元素之间也存在双交换作用。在多孔硅和低维材料研究中,他们发明了多孔硅的原位铁钝化水热制备新方法,获得发光强度强、不衰减、不蓝移的多孔硅,国际上认为该工作“可能意味着科学和技术上的一个重要成果。”并申请国家发明专利3项。

在高温超导研究中,与他人合作,从实验上证实了高温超导体R-T曲线展宽的物理起源是磁通蠕动效应;通过对YBCO/PrBCO多层结构的观测,对高温超导材料的Hall效应出现负值的物理原因提出看法。他的判断实验澄清国际上的争论,解决了高温超导在强电应用中的难题;解决了超导相变后负Hall系数长达九年之久的困惑;否定了国际上流行的关于高温超导体非公度调制的起因,从实验上提出了自己的模型,并为国际同行接受。该工作被国内外同行评价为“是近年来在磁通动力学中的重大成果。”“对高温超导研究学科领域的进展起了推动作用”。

在自旋电子学研究中,他们澄清了Mn氧化物导电机制:设计实验发现Mn基氧化物中是晶格极化子,而在硫属尖晶石中是磁极化子;提出和证实不同元素之间也存在双交换作用。

张裕恒院士教授《量子力学》、《超导物理》,并写了《超导物理》一书,完成并发表了四百余篇学术论文。张裕恒已培养出 40名博士、32名硕士、7名博士后,现还有在读博士生10人。他培养的研究生中已有15名评上教授或研究员、博士生导师,他们中4名获国家杰出青年基金,3人获中科院百人计划,10名研究生获“求是”研究生奖学金。

张裕恒院士的一生经历过战火、经历过动乱,也经历了各行各业争奇斗艳的新时代,如今以81岁的高龄依然奋战在科研第一线,为社会进步贡献力量。

本文的两位院士,一位是中科院最年轻的天才少女,一位是历经沧桑的科研大牛,对科技的信心让他们在中科院这个平台相聚,并且引导更多人为科技进步添砖加瓦,想要了解更多江苏籍院士信息欢迎访问全球华人专家库江苏籍科学院院士库

[关于转载]:本文为“AMiner”官网文章。转载本文请联系原作者获取授权,转载仅限全文转载并保留文章标题及内容,不得删改、添加内容绕开原创保护,且文章开头必须注明:转自“AMiner”官网。谢谢您的合作。

二维码 扫码微信阅读
推荐阅读 更多