人物白描:官朝红,上海交通大学密西根学院2021级博士研究生,研究方向为高性能电池材料的理论设计。截至目前,他在国际权威期刊Angew、Advanced Materials、Energy Storage Materials等以第一作者发表十余篇论文,三项授权专利。此外,他还荣获研究生国家奖学金、优秀学生、优秀毕业生等荣誉,入选中国科协青年人才托举工程博士生专项计划,凭借系列研究工作基础获得首批国家自然科学基金青年学生项目的资助。

坐而论道,起而行之

2021年9月,官朝红怀着激动的心情进入密西根学院进行博士阶段的学习。经过硕士阶段的学习,他发现,科学研究是一个试错的过程,需要在前人的基础上一步步改进,更需要广博的知识视野。他深知,真正的科研在于“坐而论道”与“起而行之”的结合,看文献及学术交流即论道的过程。他思维敏锐,善于从纷繁复杂的学术观点中抽丝拨茧,提炼出独到的见解,并及时的付诸实践。在科研的探索上,他选择了高性能电池材料理论设计作为研究课题,专注于电极及电解质材料进行机理性的理论研究,立志为固态电池领域的发展贡献出自己的力量。

尽管志向远大,但官朝红不得不面对两大挑战:一方面,电池材料理论设计区别于传统工科,融合了计算机科学、凝聚态物理、无机材料以及计算化学等交叉学科,这对于冶金工程专业出身的他而言,无疑是一片全新的知识领域。另一方面,材料计算研究高度依赖各类专业软件,而他对此几乎一无所知。为了打好基础,博一阶段,官朝红在紧张的研究生课程之余,尽全力填补专业知识空白,并刻苦钻研软件操作技能。在这三点一线的学习生活中,早出晚归成为了他的常态,似乎与星光作伴才能安抚他那热烈的内心。也正是这日复一日的坚持,让官朝红在短短一年间快速掌握了固体物理、材料计算、电池设计等知识,并以第一作者身份在权威期刊发表学术论文,这份被科研界认同的无以言表的喜悦也始终感染着他,让他不用惧怕深夜孤独的灯光,用努力书写着属于他的热烈青春。

研学求索,探科前行

固态电池技术的研究是复杂而又漫长的过程。限制固态电池应用的关键问题在于固态电解质材料的性能,因此官朝红开展了一系列固态电解质性能改进的实验,尝试采用理论设计的方法进行固态电解质离子电导率、稳定性的先验研究,以期高效指导实验合成过程,缩减材料设计时间。面对科研道路上的重重困难与挑战,他始终对研究保持着好奇心以及对科研的热情,坚信会找到合适方法设计出目标材料结构。

高通量筛选新型团簇基反钙钛矿固态电解质

提出新型描述符,定量表征阴离子旋转动力学对离子扩散能垒贡献

2022年9月,在一次偶然的计算模拟中,官朝红发现阴离子团簇在一定条件下会发生旋转效应并促进固态电解质电导率的数量级提升,但该旋转效应也会影响晶体结构的稳定性。他怀着强烈的好奇心对这一现象进行了深入研究,结合高通量第一性原理计算与离子群优化算法设计出了一系列新型的反钙钛矿电解质材料,验证了结构中阴离子团簇的旋转合理性。在官朝红的坚持努力下,凭借着各种表征结果,他首次提出了强稳定性位点互换的阴离子团簇基反钙钛矿结构,其理论离子电导率远超传统反钙钛矿结构数百倍,并成功指导了实验合成。

在持续的学习与积累下,官朝红发现固态电解质长期面临单性能突出,综合性能不足的难题。为了攻克这一问题,将固态电解质进一步推向实用化与产业化,官朝红不断查阅文献,尝试新方法,力求快速筛选晶体结构相空间中的高综合性能的新型固态电解质。面对庞大相空间数据这座大山,官朝红选择迎难而上,巧妙地运用机器学习方法结合第一性原理计算进行相空间的晶体结构预测。这种主动学习框架下的结构搜索使得相空间探索效率显著优化,时间与计算成本大大降低,表现出极具潜力的材料设计优势。

适逢基金委推行国自然博士生项目,为了达到申报项目的要求,官朝红不断进行先验模拟测试,广泛搜集文献与深入研读,不断修改打磨项目申报书,每一个字、每一句话都经过他的深思熟虑,确保申请书的准确性和吸引力。经过长久的努力,他顺利通过基金委组织的函评与会评,获得首批国家自然科学基金青年学生基础研究项目的资助。对官朝红而言,这次基金申请过程虽然充满了艰辛与挑战,但更是一段充满希望与机遇的旅程。

展现风采,焕发活力

官朝红参加美国材料大会

官朝红(左二)参加密西根学院长沙推介会

在科研工作中,官朝红也不错过任何展现自己的机会。他多次参加各种论坛、讲座以及学术会议,积极分享自己的研究成果与心得。2023年4月,官朝红参与了美国材料学会举办的春季会议,并在会议上做报告介绍自己的研究成果。同年8月,他前往北京参加了由北京科学智能研究院主办的科学智能峰会,参与讨论学习AI4science相关内容。2024年5月,官朝红在密西根学院长沙推介会中向同学们分享了自己的科研以及与密西根学院之间的缘分。7月,官朝红作为邀请嘉宾在学院的夏令营开营仪式上,与同学们分享了从事科研的经历与经验。此外,他还参加了中国材料大会及DCTMD国际会议,在会议上向国内外研究学者生动地介绍了他的研究工作。

如今,官朝红已步入博士阶段的尾声,他正全力以赴,力求完美地完成自己的学位论文。展望未来,官朝红表示将继续深耕科研领域,将研究生阶段的学习视为新旅程的起点。他享受挑战的同时,将继续扎根于科研岗位,致力于解决基础科学问题。他坚信,即使身为小小的人物,也能怀揣大大的梦想。他希望将个人发展与科技强国紧密结合,为国家的繁荣发展贡献自己的力量,期待未来能产出对国家发展具有重大意义的科研成果。