杨培东

杨培东，1971年8月出生于中国江苏省苏州市，^[2]纳米材料学家，美国艺术与科学院院士、美国国家科学院院士，^[3]加州大学伯克利分校化学系S.K.和Angela Chan杰出能源教授和化学教授 ^[4] ，上海科技大学物质科学与技术学院院长 。^[5]杨培东主要研究内容为一维半导体纳米结构及其在纳米光学和能量转化中的应用，包括人工光合作用、纳米线电池、纳米线光子学、纳米线基太阳电池、纳米线热电学、碳纳米管纳米流体、低维纳米结构组装、新兴材料和纳米结构合成和操控。^[4]

杨培东，1989年高中毕业后，考入中国科学技术大学化学系。1993年本科毕业后，前往美国哈佛大学攻读博士学位。1997年获得化学博士学位后，他转到加利福尼亚大学圣巴巴拉分校进行博士后研究工作。^[3]1999年初，他选择了加州大学伯克利分校，在28岁时成为该校的化学助理教授。^[6]2013年，杨培东被评选为中国科学院海外评审专家。^[7]2014年4月28日成为上海科技大学物质科学与技术学院院长。^[5]并于2016年当选为美国科学院院士。^[8]2021年11月18日，他当选为中国科学院的外籍院士。^[9]

2001年，获得美国阿尔弗雷德·斯隆奖，^[3]2002年杨培东荣膺yīng贝克曼青年研究奖，^[6]2003年，被美国《技术评论》杂志列入“世界100位顶尖青年发明家”。^[3]2005年，获得美国化学学会纯粹化学奖（ACS Award in Pure Chemistry）^[10]2007年，获得美国全国科学基金会颁发的“艾伦·沃特曼奖”，^[11]2011年入选汤森路透集团遴选的最优秀的100名化学家榜单中第10位，材料科学家中第1位；2015年获得美国“麦克阿瑟天才奖”和美国能源部“劳伦斯奖”；2020年获“全球能源奖”。^[1]

杨培东，1971年8月在苏州市吴县蠡口乡出生。他在家乡的木渎中学完成了从初中到高中的学业。1989年高中毕业后，他考入中国科学技术大学化学系。1993年本科毕业后，他前往美国哈佛大学攻读博士学位，师从材料科学家查尔斯·利伯（Charles M. Lieber）。^[3]

1997年获得化学博士学位后，他转到加利福尼亚大学圣巴巴拉分校进行博士后研究工作。^[3]1999年初，杨培东结束博士后研究员工作后，在多所美国顶尖大学面试，并收到超过10个大学的聘请邀请。最终他选择了加州大学伯克利分校，在28岁时成为该校的化学助理教授， 并独立负责一个实验室的科研工作。^[6]

杨培东在2001年至2004年期间连续四次获得美国阿尔弗雷德·斯隆奖。他于2002年荣膺贝克曼青年研究奖，^[6]并于2003年被美国《技术评论》杂志评选为“世界100位顶尖青年发明家”。^[3]在2004年6月28日，他和合作伙伴 Majumdar 在加州大学伯克利分校开发了世界上第一个液体纳米晶管，这项技术将成为未来生化处理器的基础。同年7月，他当选为美国化学学会纳米科学分会主席，并担任美国化学学会杂志《J. Am. Chem. Soc.》的主编。^[6]杨培东还在2005年获得了美国化学学会颁发的纯粹化学奖（ACS Award in Pure Chemistry），^[10]并于2007年获得美国全国科学基金会授予的艾伦·沃特曼奖，该奖励为他在之后3年时间内提供了50万美元的科研资金。^[11]

2011年，被评为汤森路透集团依据过去所发表研究论文的影响因子而确定的“全球顶尖100名化学家”，并且居于榜单前列第10位，同时入选同一标准的“顶尖100名材料科学家”榜单的首位。6月29日，为中国科技大学培东实验基地、培东实验班揭牌。^[12]他还于2012年4月18日当选为美国艺术与科学院院士，^[13]并在同年获得爱德华·奥尔顿奖（Edward Orton）。^[14]2013年，他被评选为中国科学院海外评审专家。^[7]2014年4月28日成为上海科技大学物质科学与技术学院院长。^[5]杨培东在2015年荣获美国麦克阿瑟基金会的年度天才奖，^[15]并于2016年当选为美国科学院院士。^[8]同年，受奥巴马总统邀请参加白宫前沿科学论坛主讲嘉宾。^[16]他牵头创办了纳米能源材料研究所暨天际创新中心，并将其设立在苏州工业园区。^[17]2020年，他获得全球能源奖。^[1]2021年11月18日，他当选为中国科学院的外籍院士。^[9]

杨培东在半导体纳米线和原子组装领域进行了开创性的研究，这些研究有望应用于多种高科技设备，包括微型发光二极管、激光器、晶体管、计算机电路、太阳能电池板以及生物传感器等。他的研究涵盖了人工光合作用、纳米线电池、纳米线光子学、纳米线基太阳能电池、太阳能转化为燃料的纳米线、纳米线热电学、碳纳米管纳米流体、等离子体、低维纳米结构组装、新兴材料和纳米结构的合成和操控、材料化学、无机化学以及低维纳米结构在光电和能源领域中的应用等。^[18]杨培东“栽种”的氮化镓和氧化锌纳米线能发射紫外线光，有助于“芯片上的实验室”迅速而廉价地分析医学、环境和其他取样。^[19]

2001年6月，美国权威科技杂志《科学》发表了一篇论文专门介绍和描述了杨培东领导的研究团队在纳米导线上制造出世界上最小的激光器——纳米激光器。这项创新将被应用于未来的光子计算器中。由于这一重要发明，杨培东获得了阿尔弗雷德·斯隆奖，并成为劳伦斯·利弗摩尔国家实验室的科学家。^[6]

2002年2月，杨培东领导的团队在美国《纳米通讯》杂志上发表报告称，他们成功地开发出一种制造多层结构纳米线的方法。这种方法能够将硅和锗这两种不同材料交织在一起形成单根纳米线，这些线的尺度在纳米水平，最细的纳米线直径达到20纳米。^[20]同年，杨培东荣获贝克曼青年研究奖。^[6]

在2003年4月，杨培东的研究团队在英国《自然》杂志上发表了有关单晶体氮化镓纳米管的论文。这种纳米管具有耐久性和一致性，并展现出优秀的光电性能，拥有广阔的技术应用前景。当前的电子器件，包括计算机器件和激光器等，都依赖于二维半导体界面。而杨培东的团队首次实现了将二维半导体界面功能转移到一维纳米管上。这一过程大大缩小了半导体界面的接触面积。杨培东认为，从二维到一维的维度转换将带来巨大的应用潜力，在计算机器件、光电器件、化学和生物传感器等领域都有广泛的应用前景。^[3]

在2005年6月，杨培东和他的合作伙伴Majumdar成功地研发出了世界上第一个液体纳米晶体管。这为未来生化处理器奠定了基础。液体纳米晶体管技术的问世使得纳米导管不仅能够传导电子，还可以传导生化离子。这意味着通过微量血液样本，就可以检测蛋白质、抗体等生物分子的结合情况，从而实现疾病诊断。^[21]

在2014年4月17日，杨培东的团队在人工光合作用领域取得了具有划时代意义的科研成果。这一成果有望解决由二氧化碳引起的全球气候变暖这一科学难题。他们构建了一套由纳米线和细菌组成的独特系统，能够捕捉尚未释放到大气中的二氧化碳。这个过程模仿了自然界的光合作用，其中植物利用太阳能将二氧化碳和水转化为碳水化合物。而杨培东团队的人工光合作用概念则是将二氧化碳和水转化为醋酸酯，这是许多生物合成反应的基础。科学家们正在利用太阳能将二氧化碳转化为高价值的化工产品，如可降解塑料、药物甚至液体燃料。^[22]

2016年，在《Science》杂志发表论文报告了一种将非光合作用的细菌改造成一种可以进行光合作用的系统。^[23][24]

主要论文资料来源：^[25]

截至2023年7月已发表包括Nature、Science在内的375篇高水平论文，包括Science（9篇）、Nature（9篇），Nature子刊(31篇)、PNAS(13篇)、JACS(58篇)、Nano Letter(72篇)等。论文总引用次数逾16万次，篇均被引用逾400次，H指数191，获授权专利40余项。根据美国科学信息研究所的统计，从1997年至2007年的论文引用次数看，杨培东论文平均被引次数超过150次，是仅居其次的科学家的两倍，在全球材料科学家中列第一。^[1]

1999年杨培东进入加州大学伯克利分校任教以来，培养了多名博士，并指导博士后的研究工作，根据学术家谱（The Academic Family Tree）中的记录，其中一些学生的具体信息如下 ：^[26]

姓名学位类型时间学校霍紫阳研究生-加州大学伯克利分校尼古拉·科尔尼延科研究生--姚洋研究生--吴一英研究生2003加州大学伯克利分校富兰克林·金研究生2005加州大学伯克利分校马修·罗研究生2005加州大学伯克利分校闫浩全研究生2005加州大学伯克利分校樊荣研究生2006加州大学伯克利分校约书亚·戈德伯格研究生2006加州大学伯克利分校何荣瑞研究生2006加州大学伯克利分校洛瑞·格林研究生2007加州大学伯克利分校特维·库伊肯德尔研究生2007加州大学伯克利分校彼得·保佐斯基研究生2007加州大学伯克利分校安德里亚·陶研究生2007加州大学伯克利分校坎哈亚拉尔·巴赫蒂研究生2008加州大学伯克利分校苏珊·哈巴斯研究生2008加州大学伯克利分校阿隆·霍赫鲍姆研究生2008加州大学伯克利分校埃里克·加内特研究生2009加州大学伯克利分校黎婷婷研究生2009加州大学伯克利分校马丁·穆尔维希尔研究生2009加州大学伯克利分校本杰明·尤哈斯研究生2009加州大学伯克利分校梅丽莎·法迪研究生2010加州大学伯克利分校闫若雪研究生2005-2010加州大学伯克利分校克里斯托弗·哈恩研究生2012加州大学伯克利分校安娜·戈德斯坦研究生2014加州大学伯克利分校刘冲研究生2008-2014加州大学伯克利分校于日月研究生2016-2021加州大学伯克利分校塔勒布·莫卡里博士后-加州大学伯克利分校李慕凡博士后2018加州大学伯克利分校陈鹏程博士后2019加州大学伯克利分校克里斯蒂安·赫斯博士后2002-2003加州大学伯克利分校坎迪斯·陈博士后2009-2011加州大学伯克利分校唐金瑶博士后2008-2012加州大学伯克利分校乔尔·亨齐博士后2009-2012加州大学伯克利分校刘斌博士后2011-2012加州大学伯克利分校牛志强博士后2014-2017-迈克尔·罗斯博士后2016-2019加州大学伯克利分校康柱勋博士后2018-2019加州大学伯克利分校麦立强研究科学家2017-2017加州大学伯克利分校

获奖时间荣誉名1992年中国科学技术大学郭沫若奖学金^[27]1999年卡米尔和亨利·德雷福斯新教师奖^[4]2000年3M 非终身教职员工奖^[4]2001年美国阿尔弗雷德·斯隆奖^[4]2001年研究创新奖^[4]2001年美国国家科学基金会职业奖^[4]2001年赫尔曼家庭教师奖^[4]2001年ACS 埃克森美孚固态化学奖^[4]2002年美国贝克曼青年研究员奖^[6]2002年美国阿尔弗雷德·斯隆奖^[6]2003年“世界100位顶尖青年发明家”^[6]2003年美国阿尔弗雷德·斯隆奖^[6]2004年美国阿尔弗雷德·斯隆奖^[6]2004年卡米尔·德雷福斯教师学者奖^[6]2004年杜邦青年教授奖^[6]2004年朱利叶斯·斯普林格应用物理学奖^[6]2004年MRS杰出青年研究员奖^[6]2005年美国化学学会纯粹化学奖^[10]2007年美国科学基金会艾伦·沃特曼奖^[11]2008年科学美国人50奖^[4]2011年路透社最优秀的100名化学家中第十位 ^[4]2011年10年中最优秀100名材料科学家第一位^[4]2011年贝克兰奖章^[4]2011年夫人奖章^[4]2013年美国化学会无机纳米科学奖^[7]2013年年度中国科学院“海外评审专家”^[7]2014年FRSC^[4]2014年英国皇家化学学会院士^[4]2014年汤森路透物理学奖得主^[4]2015年今日纳米奖^[1]2015年第14届世界杰出华人奖^[1]2015年ACS纳米讲师奖^[1]2015年美国“麦克阿瑟天才奖”^[1]2015年美国能源部“劳伦斯奖”^[1]2016年纳米研究奖^[4]2020年全球能源奖^[1]2020年美国科学促进会（AAAS）会士^[28]

参考资料^{[3][29][30][31][32]}

王玫是杨培东的妻子，她来自湖南，也是中国科技大学的毕业生。她在耶鲁大学获得了物理学博士学位，并于2013年开始在旧金山市区的一家公司工作。夫妻俩育有一个女儿。^[33]

自研制第一个纳米导线激光器起，杨培东领导的团队在纳米导线光子学研究领域取得了多个重大突破，不仅在基础研究方面有所贡献，还广泛关注纳米导线的实际应用。他们的研究成果已经在热电废热利用商用设备、化学传感器、光学开关等领域得到了实际体现。（2015年麦克阿瑟基金会评价）^[34]

杨培东在半导体纳米线和异质结构的研究领域中，运用创新的合成和装配工艺取得了突出的成就。他将自己的研究成果成功地应用于基于纳米线的光电、热电、太阳能转化以及纳米流体等方面，为这些领域做出了杰出的贡献。（2011年美国材料研究学会奖评价）^[35]

杨培东给人留下的印象是沉稳、干练，他的言谈举止流露出自信。他以平稳而清晰的语速表达自己的想法，善于深入透彻地剖析前沿而复杂的学术问题。在谈到自己的成功时，杨培东认为这源于几个重要因素：勤奋工作、善于思考、持之以恒，并受益于杰出导师的指导。（中国科学报评价）^[36]