这一切是如何开始的……如今的发展状况：从装饰碳纳米管到人造神经元，再到超越锂离子电池的技术，以及电化学分离技术

《Nano Letters》：How It Started...How It’s Going: From Decorating Carbon Nanotubes to Artificial Neurons, Beyond-Lithium Batteries, and Electrochemical Separations

科研人员通过跨学科合作与《Nano Letters》期刊的互动，在纳米材料、能源存储及新领域持续探索，展现学术传承与创新突破。

　　

这是一段在纳米科学领域中的共同探索之旅，这一旅程不断与《Nano Letters》的发展相交织。《Nano Letters》作为一个跨学科的全球性论坛，为科学界带来了深远的影响。

世纪之交似乎是一个充满乐观情绪的时期：互联网公司如雨后春笋般涌现，冷战的阴霾已经散去，而“巴基球”（buckyballs）的出现似乎模糊了科幻与现实之间的界限。在德里的圣斯蒂芬学院（St. Stephen’s College）读本科时，我的老师们（他们中的许多人刚刚获得博士学位）所传达出的那种充满可能性的态度激励了我，他们让我看到了一个准备迎接新千年的国家。Vibha Sharma、Rene Saksena、M. S. Frank 和 Parvesh Sharma 等人对我的化学学习产生了重要影响。我们仿佛正处于一个新时代的边缘，在这个时代，科学和技术将如承诺的那样，为数十亿人的梦想带来“自由与表达”。在大学期间，我对金属产生了浓厚的兴趣，并考虑继续攻读配位化学方向的研究生学位。美国作为一个对科学充满开放与热情的地方，吸引了我。

作为石溪大学（Stony Brook University）的博士生，我收到了 Stanislaus S. Wong 发来的一封邮件，他当时刚刚成为助理教授并正在招募新成员。他在邮件中谈到了他对扫描探针显微镜以及新兴的纳米科学领域的兴趣。这封邮件开启了许多对话，为我打开了一个全新的世界。我是他研究小组中的第一个博士生。2000年秋天，我们开始着手探索碳纳米管的基本反应性和表面化学性质，目标是为未来构建更复杂的结构打下基础。

研究生生活的第一年充满了挑战。我们在电子显微镜、同步加速器等各种实验设备中忙碌着，仿佛正在为一门新的学科奠定基础。2001年夏天，我们撰写了第一篇关于金属与碳纳米管配位的论文，以及一些关于构建碳纳米管异质结构和量子点的合成方法的文章。(1)《Nano Letters》刚刚创刊，成为了这一令人兴奋的纳米科学与纳米技术领域的学术平台。创刊初期就刊登了一些来自顶尖科学家的杰出研究成果，因此我们毫不犹豫地将论文提交给了该期刊。

我的第一篇论文给我留下了深刻的记忆：我们在9月11日清晨将论文打印在光面纸上，装入大信封中寄往加州伯克利的 Paul Alivisatos 的编辑部。就在几个小时后，曼哈顿的双子塔遭到袭击，世界陷入了不确定与绝望之中。后来我们收到美国化学会（ACS）的通知，建议我们通过在线系统提交论文。我们最终于2001年9月18日通过该系统提交了论文，其中一篇论文在同年10月发表了。几个月后，我乘火车前往长岛，参加了查尔斯·迈克尔·德雷恩（Charles Michael Drain）在亨特学院（Hunter College）组织的纳米科学研讨会，在那里我有机会展示我的研究成果，并结识了许多这一新兴跨学科领域的领军人物。虽然我不记得《Nano Letters》是否正式赞助了这次研讨会，但可以肯定的是，这个社区已经在它的版面上找到了自己的归宿。在石溪大学和 Stanislaus Wong 的研究小组中，我学会了超越传统学科界限的思维方式，将多种工具和方法应用于实际问题，这成为了我们研究小组的核心理念。尤其是，我对X射线光谱技术的热爱让我受益匪浅，这项技术至今仍是我的研究工作的重要工具。

在哥伦比亚大学（Columbia University）进行博士后研究期间，我有幸在 Irving P. Herman 的指导下，从物理学的角度研究纳米科学问题，并加入了哥伦比亚纳米科学中心（Columbia Nanoscience Center），那里汇聚了许多来自贝尔实验室（Bell Laboratories）的杰出学者，如 Louis Brus 和 Horst Stormer。一次午餐时的讨论（我珍视这些交流）促使我们撰写了一篇关于 CdSe 纳米晶体薄膜应变与断裂机制的文章，这篇文章也发表在《Nano Letters》上。(2)与 Irving 和 Jeffrey Kysar 的后续合作激发了我对固体力学和应变工程的长期兴趣，这一领域近年来成为我们研究小组的重点方向，特别是在电池电极和神经形态材料研究方面，我们还与 Matt Pharr 和 Bai-Xiang Xu 的团队建立了长期合作关系。(3)在哥伦比亚大学，我学到了一个重要的理念：拥抱科学探索的精神，勇于跨越学科界限，敢于进入全新的研究领域。这一理念激励了我的研究小组开展了一系列多样化的研究，涉及太空基础设施、化石燃料运输、汽车涂层和同位素分离等多个领域，我们在解决实际问题的同时也在基础科学研究中取得了成果。

在布法罗大学（University at Buffalo）开始独立研究后，我一心想要了解相变现象。我加入了一个充满活力的纳米科学研究团队，这个团队致力于将研究成果应用于社会实践中。与 Sambandamurthy Ganapathy、David Watson 和 Peihong Zhang 的合作经受住了时间和空间的考验。我们共同发表的一篇关于 δ-K_xV₂O₅ 中金属-绝缘体转变的文章，成为了我们研究的重要基础。(4)我的第一批博士生 Luisa Whittaker-Brooks、Jesus Velazquez 和 Christopher Patridge 也都取得了卓越的学术成就，他们的研究继续与纳米科学领域紧密相关。

我的研究之路常常偏离最初的学术方向，而是朝着越来越复杂的电化学材料方向发展，涵盖了从电化学储能到神经形态计算等多个领域。目前我们专注于培育大型单晶并研究其拓扑化学、电化学及无扩散转变特性。(5)

回顾我的科研历程，我常常会想到那些在实验室里度过的无数个日夜，正是这些努力让我走到了今天。然而，《Nano Letters》及其不断发展的跨学科社区始终与我的研究保持着紧密的联系。

回想起当初离开家乡和家人，远赴数千英里外的地方攻读研究生学位时的情景：我既紧张又忐忑，但对探索科学世界的无限可能充满期待。这段旅程远远超出了我的想象，它带我跨越了各大洲，让我看到了技术前沿的巨大潜力，也让我在逆境中学会了坚韧。这段旅程让我结识了来自各行各业的朋友，他们的经历不断激励着我。无论在当今这个充满变革与分裂的时代，科学依然是我们理解世界的重要工具，也是推动经济发展的关键力量。如果科学成果能够得到广泛传播，它无疑将为无数人带来改变。《Nano Letters》作为知识传播的重要平台，无疑将在这一过程中发挥重要作用。

最近几个月，我和我的研究小组在苏黎世联邦理工学院（ETH Zürich）和保罗谢勒研究所（Paul Scherrer Institut）开启了新的研究篇章。我们对未来充满期待，希望能在电化学材料领域开辟新的方向，包括下一代电池和可持续资源利用技术。随着同步加速器光源和中子设施等实验工具的进步，我们有望突破现有的能量、时间和空间分辨率限制，从而更深入地探索物质结构变化的机制。(6)用乔治·H·W·布什总统的话来说：“新风吹来，一页翻开，故事继续展开……”我希望这篇新篇章能够实现科学的潜力，惠及所有人。