教授讲专业丨化学：探索物质世界的多样性

编者按

“大学之道，在明明德。”大学是学问的中心，是帮助青年人涵养心智、锤炼意志、放飞理想的平台。而大学的专业教育本质上是一种博雅和理性的活动，是志趣相投的一批人的智慧激荡。在【教授讲专业】栏目，我们邀请了人民大学的名师大家、杰出学者讲述专业的历史积淀、特色亮点、发展前景等，为高中生们找寻专业兴趣、确立专业目标、理性选择专业提供权威参考。

王亚培，中国人民大学理学院化学系教授、博士生导师。2004年本科毕业于吉林大学 ；2009年获得清华大学理学博士学位；2009年—2011年在北卡罗来纳大学教堂山分校从事博士后研究。2012年入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”，2014年获国家自然科学基金委“优秀青年基金”资助，2014年被授予中国化学会青年化学奖，2017年入选青年长江学者奖励计划。主要研究领域包括两亲性调控与可控微乳液制备、近红外光热转换、微纳加工制备功能器件等。先后在国内外学术期刊发表论文80余篇。

探索物质世界的多样性

随着科技的日新月异,我们正在触摸这个物质世界的未知边缘。人类作为高度发达的灵长类哺乳动物,自从两百万年前挥舞起那把粗造陋制的石斧时,对未知世界的无尽好奇心和探索欲驱动着自身跨过了一个又一个物质革新的时代。化学,不仅是连接着物质到材料的桥梁,更是打开了万物运行规律的钥匙。尽管传统化学学科的发展渐趋缓慢,但是迈入新世纪之后不同学科间的交叉正在催生出更多的研究方向,为化学学科的发展注入新的生命力。

在进入大学校园之后,专业的选择究竟会如何决定着你们未来的人生之路呢?我想每个人都有自己喜爱和感兴趣的方向,但是选择一个适合自己发展的方向尤为重要。在这里,我想从三个方面谈谈自己对选择化学行业的认知:一是从我自身的发展经历出发,谈谈我是如何选择化学并将其作为自己终生的奋斗方向的;二是从化学学科未来发展的角度,谈谈选择化学专业后,今后二三十年的发展趋势会对你造成什么样的影响;三是从中国人民大学在化学学科的投入和关注的角度,谈谈选择化学专业能够对你有哪些方面的提升。

做自己喜欢的事

我从小时候起就很热爱化学,总觉得那些瓶瓶罐罐中五颜六色的液体能够像魔法一般变化无穷,其中一定孕育着新奇的事物。直到中学真正接触到化学知识之后,我才了解到所谓的五颜六色不过是对应着化合物中一个个特定的能级差,只有波长匹配这些能级差的光才能被分子吸收,随之产生特定的光学变化并被我们的眼睛所感知,给予我们心灵的震撼。尽管那层覆盖在色彩之上的神秘面纱很快被揭开,但我对化学的热爱并没有减弱,反而愈加强烈,因为拥有了足够的化学知识,我就可以用自己的双手去改变物质之间的结合状态,创造出我想要的能级,获得自己想要的化合物,这大概就是化学魔法的力量吧!

中学时代的化学知识孕育了我灵活运用实验操作的本领,更决定了我在未来科学探索中能够拓展的潜力和空间。在进入大学之后,我有幸能够提前进入国内知名的化学实验室,在老师和师兄们的帮助下快速成长并独立地承担一些前沿课题,新颖的实验现象、振奋人心的实验结果时刻鼓舞我以更多的精力和兴趣在化学领域更加深入地走下去。五年的硕博连读和两年的留美时光不是一段轻松的经历,但是能够做自己喜欢的事,投入自己感兴趣的研究工作中就是一段最美好、最幸福的时光。心理学研究表明,人们幸福感的来源有三种:物质来源、社会来源以及精神来源。对于那些选择金融、经济、互联网行业的人们来讲,丰厚的薪酬和充足的物质保障确实能够带来最直接的物质满足,但是这种满足带来的幸福感往往很短暂并且也很脆弱,而社会的认可及精神的自我实现带来的幸福感最为持久。选择化学专业或从事化学研究本质上都是在为我们当今的社会发展提供新的契机,为当今热点的生活及生产问题提供最为专业、最有见地的解决方案,能够为社会的可持续发展以及不断革新带来更多的助力。可以说,从事化学相关的工作能够给你带来足够多的社会认可和物质保障,更为重要的是,它能够赋予你强大的精神动力。从我个人的经历与角度来看,选择化学是一项最为明智的决定。

飞速奔驰的化学列车

中国化学的近代启蒙始自晚清的徐寿,然而直到改革开放前将近一百多年的时间里,中国的化学发展一直步履维艰,仅有侯氏制碱法、人工合成牛胰岛素、发现青蒿素等为数不多的世界级成果。在改革开放之后,随着国家在战略层次对化学学科的重视,以及全民素质教育的高度普及,使得化学在各个研究方向上的发展一日千里,多项研究都已迈入国际顶尖水平。据2015年的统计结果表明,中国高质量的科研产出在2012年到2014年期间增长了37%,而美国同期下降了4%,在总量上的贡献居全球第二位,仅次于美国。从农业文明走向工业文明,人类花了漫长的两千年,从工业革命到信息革命却仅仅只用了三百年,科技的发展一直处于加速的状态,高速发展的根源在于新材料的发现。学习化学或者从事化学研究的我们正坐在这辆飞速奔驰的列车上。

2010年的诺贝尔奖授予了曼彻斯特大学的安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,以表彰他们发现的新型材料——石墨烯,这种仅以一个原子层厚度存在的二维材料,正在逐步取代硅材料成为下一代量子处理器的核心部件。2013年,国家纳米中心与中国人民大学的科研人员合作,首次借助非接触式原子力显微镜观测到了氢键的存在,文章发表在Science上并被评为Nature年度照片,一直以来被人们推测存在的氢键首次被实验直接观测到。2015年湖南大学与斯坦福大学的研究小组合作在Nature上报道了一种具有超快充电速度、极佳充放电稳定性、柔性的铝离子电池,突破了传统锂电池的材料局限性。这些新成果与新材料的不断开发不仅凸显了当今化学领域快速发展的现状,更是映衬出我们国家在化学领域日渐与国际接轨,逐步成为该领域的领导者。

在未来的二三十年里,化学以及与化学交叉的诸多学科依然是新世纪发展的核心动力,化学专业出身的你在当下以及未来的社会更具竞争力。

千里马常有,而伯乐不常有

无论从事什么领域,学习什么专业,名师的指导是非常重要的。古人云:千里马常有,而伯乐不常有。进入大学校园之后,在全新的领域开展学习和实践无疑是最令人激动和兴奋的,然而,合适的引导依然必不可少。不仅如此,如何能够发现你的强项并大力开发也是非常重要的。这些目标的实现只有基于坚实的师资力量才能够实现。中国人民大学自2004年成立化学系以来,始终坚持以“高”“精”“尖”的指导方针建设师资队伍,一直从海外引进一流的科研工作者。无论是资金的投入,还是人才的吸引,中国人民大学对化学系的发展都给予了极大的关注与支持。

如果你想实现对分子间成键与断键过程的操控,制备各种新颖的化合物和复杂的生物大分子,化学系的“有机合成方法实验平台”会为你提供最优质的科研平台;如果你想实现不同能量形式之间的任意转换,开发出多样化的能量转换材料和柔性的高性能传感器,化学系的“功能高分子与微纳器件加工平台”会为你的原创性想法保驾护航;如果你想看透世间诸多变化的化学历程,揭示自然界植物光合作用的奥秘,化学系的“功能分子与材料动态结构研究中心”会为你提供飞秒级别的超快激光,让你得以自由探索。

简而言之,中国人民大学化学系拥有优质的科研平台,强大的师资力量,以及诸多国际一流的科研方向,能够让你在物质世界的探索过程中自由翱翔,在拓宽人类知识边界的过程中实现自我价值的升华。

中国人民大学化学系

中国人民大学化学系成立于2004年，设有化学一级学科硕士点、应用化学硕士点，以及二级学科博士点。十年来，化学系秉承学校“主干文科、精干理工科”的战略布局，遵循“小、精、尖”——小型规模，精干的教学和科研队伍，局部主流研究领域尖端学术成果—的发展思路，建立了完善的理论与实验教学体系以及高水平的科研支撑条件，凝聚了一支年轻、精干的师资队伍，在人才培养和科学研究等方面取得了显著成绩。化学系所有在岗教师均拥有博士学位和海外留学经历。教师队伍中,多名教师入选中国科学院“百人计划”、国家自然科学基金委“优秀青年基金”、教育部“新世纪优秀人才计划”等人才项目计划。人大化学学科于2015年11月跨入了化学学科全球ESI排名前1%的行列。

化学系每届本科毕业生中约30%可获得全额奖学金赴美国、欧洲或香港地区的著名大学如斯坦福大学、麻省理工学院、西北大学、伦敦帝国学院、香港大学等继续深造；约40%本科毕业生被北京大学、清华大学、中国科学院及本校等高校和科研机构录取为硕士(其中80%左右为免试推荐)；剩余30%的本科毕业生直接进入社会就业或创业，所从事行业包括化工、石化、环保、医药、冶金、金融等领域以及政府公务员。

本文节选自《你的专业——中国人民大学本科专业介绍》一书。