相关链接：诺贝尔化学奖揭晓，美法荷三国科学家因「最小机器」获奖 读化学 PhD 是一种什么样的体验？ 成楚旸，专栏「化学札记」已开通，欢迎关注 开始填坑，这个问题确实难回答，因为现在科学的发展已经非常细化了，隔行如隔山即使在同一个二级学科下也是非常有道理的，这也就造成了同是化学 PhD，做有机的和做无机的，理论的和实验的都非常不一样。另外，导师的性格和个人的追求都会直接影响个人的体验。 以下回答将以我 5 年多的科研实验室经历为基础介绍我所见和所感受的化学 PhD 的经历。 第一部分 国内的化学 PhD 我本科在北大化学院，大二的时候进的科研实验室，做的超分子化学和有机材料，属于有机化学下的一个分支。有机化学的一个特点就是劳动密集型，体力活（过柱子！）比较多，这也是为啥我们搞有机的喜欢把自己比作“砖工”，当时我的 PhD 师兄师姐们基本是早上 9 点到实验室，晚上一般 11 点以后才离开。我当时即使只是个本科生，老板对我们要求也是挺严格的，基本和研究生们一样，很累。一周要求的工作时间是 6 天，总时间在 80 小时以上。除了每天做实验外，每周都会定期开组会，大家轮流讲最近的工作进展。 从我了解来看，有非常牛叉的师兄，PhD 期间发了数篇 JACS 级别的文章的，也有比较研弱的只有一篇刚好够毕业的小文章。大约和个人的追求以及努力程度有关吧。 第二部分 我自己的 PhD 体验 我非常热爱化学，对我做的方向很感兴趣，所以我决定继续读相同方向的 PhD。我觉得个人的信念非常重要，读 PhD 时间算人生中最重要的阶段的几年，一定要有非常坚定的信念再来，否则我觉得是浪费时间。 我当年踩了狗屎，以一个非常一般的个人条件套到了我现在的老板，做 mechanostereochemistry 和 molecular machinery 一等一的大牛。老板是个老爷子，性格非常好，属于放羊式老板，他常跟我说“我已经不再需要任何 paper 了，你现在所做的一切都是为你自己的 career 做准备”。 我每天早上 8 点到实验室（组里大多数人都 9 点之后才来），所以我经常都在早上有和老板单独交流的机会，他来的比我晚的时候都会走过来问我“anything new for me?”他会给我发申请 Fellowship 的 email, 会带我出去开学术会议(大约每年两三次，都是国际性顶级会议)。我现在读 PhD 读的非常开心，我见过一些因为老板变态而过的很痛苦的 PhD，所以老板的性格好很重要。 再说下个人的研究工作，我现在在做 molecular machinery, 也是基于有机合成的。我认为作为一只 PhD，工作最重要的是立意和创新，现在有很多二流的杂志，甚至包括一流杂志上也有一些灌水的文章，大量的重复别人的工作，我觉得没什么意义。我好不容易来了全世界最牛的组，当然要做从来没有人做过的东西啦。 要做别人没做过的东西，首先要阅读大量的文献，知道别人做过些什么，同时每天跟踪最新的研究进展，我习惯每天刷 RSS 订阅的 Nature / Science / Nature Chem / JACS / Angew 等等，关注几个同领域的大牛的最新动态也是很有必要的，长期保持此习惯，再加上偶尔出去在会议上的交流基本对一个领域的行情有比较清晰的了解。读大量文献的另一个好处是，当你要自己动手写 paper 的时候完全不会有无从下手的感觉，直接就能从头写到尾。 读过大量的文献之后再进行自己的工作设计，想要实现什么目的，如何实现，都是在前人的文献基础加上自己的想法上产生。设计好之后一定要找组里的同行讨论，高水平的同行能给你很多有用的建议，所以牛组之所以牛就是因为牛老板招揽了一帮子牛人，在这种环境下比自己闭门造车或者跟另一个啥都不懂的人讨论要强不知道多少。 说到工作我就不得不说下美帝的实验硬件设施真是比国内好太多了，仪器的管理比国内科学，直接导致工作效率非常高，我住的离学校比较远，一般下午 6 点就回家了，但我能完成的工作量比我本科在国内早 9 晚 11 多。 总结下，我对我目前的 PhD 体验非常好，我现在四年级，主要参与过的项目大约有 5 个，过去三年多个人提升非常大。 一年级的时候与一只薄厚一起做了一系列大环，可惜因为后续工作受阻我们只发表了一篇 Chem Eur J. 基本就是薄厚带我，教我怎么和老板相处，怎么高效率的工作，他今年刚申到 AP 了，我挺感谢他的。二年级我先接手了一个毕业师兄没做完的项目（师兄今年也 AP 啦），发了一篇二作 JACS，在做这个项目的过程中有了我整个毕业论文的想法，设计了后来的大框架。当时有了个自认为很牛逼的 idea，我马上就画给老板看了，老板只说了一句话“do it”我就吭哧吭哧做到现在，其中也走了不少弯路。一个先行的 project 刚发在 JACS 上，第二个 project 应该马上就能投出去了，后面还有至少两个 project 等我做完差不多就该毕业滚蛋了。老板有天早上还特地来跟我说”你 PhD 不用读五年，除非你想赖在我这不走“。所以大约明年找个薄厚接着搬砖吧，希望能做薄厚再发几篇 paper 能找到工作 = = 哎现在找教职竞争好激烈啊。 最后，要有好的 PhD 体验大约就是 个人对学术的追求，一只好老板，有创意的 idea 和 it works！ 4/27/2016 完成博士论文 351 页的文档排版就花了我一周，感觉真是完成了一件大事，成就感爆棚！ 阅读原文 分子机器通过化学反应制作出来的吗？ 成楚旸，专栏「化学札记」已开通，欢迎关注 自然界的分子机器大多数是蛋白质组成的大分子，是大自然经过数十亿年的进化制造出来的。比如非常经典的 ATP 合成酶，驱动蛋白，DNA 复制酶等等。 而最近二十年化学家则想在实验室里用合成的小分子来模拟一些生物大分子机器或者宏观机器的功能，被称为人工分子机器（Artificial molecular machine）。 最基本的一些可动的连接片段，比如 sigma 单键或者 pi- 金属复合物的自由旋转，双键光照下的顺反异构可用来做弯曲运动的单元，平移运动目前大多数是利用环状分子在轴上往复运动实现的，如果是两个环套在一起则可以实现一个环相对另一个环的转动。 除了这些基本的运动模式外，另一个大问题是要考虑如何控制这些运动，早期的人工分子机器是环境热驱动的无规运动，后来才慢慢发展为外界刺激响应式控制。常见的有酸碱化学控制，氧化还原电位控制和光照控制。值得指出的是，虽然自然界的分子机器大多数都是化学能驱动的，但这是建立在生物体有一套完善的物料运输循环系统可以不停的运送原料和运走废物的基础上。人工分子机器目前大多在玻璃瓶子或者材料表面运行，没有这么强大的输运系统，所以化学控制的机器如果不能实现废料的合理管理，很快就会因为堆积的副产物效率降低直至停止。相比之下，光和电驱动的要么只有构型变化，要么只有电子转移，可循环的次数可能会更多。（当然化学控制的简单好做，毕竟可逆化学反应那么多……）这里有三个非常经典的例子分别是化学，氧化还原和光照控制的主客体复合物结合和分离的控制反应。 人工分子机器的研究目前面临的瓶颈是如何让这些纳米机器做功，通常来说有两种思路，一个是在微观环境下通过能量输入，让分子机器将其转化为有用功将平衡体系驱离平衡态，比如用分子机器驱动某个非自发的化学反应，另一种是分子机器的聚集体在宏观上造成可观测的变化，比如将人工分子肌肉做成纤维收缩提起重物。 我这里提供两个 idea，都是基于轮烷的，第一个是通过 switch 轮烷中环的位置与不同的端基结合实现不同的功能，比如说催化两个不同的反应（可以关注下 David Leigh 的工作）。第二个是通过轮烷的平移作用实现小范围内的物料运输，这个需要调控被运输物在起点和终点与大环的结合力（可以关注 J Fraser Stoddart 和 Alberto Credi 的工作）。 更多讨论，查看 知乎圆桌 · 2016 诺贝尔奖巡礼 阅读原文
