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昆山杜克大學本科生參加2021年美國物理學會年會並做學術報告
久負盛名的美國物理學會三月會議 ( American Physical Society March Meeting ) 今年於3月15至19日在線上舉行，昆山杜克大學大三學生於越、李丁寧參加大會，並分別做了以 “圓柱孔氣體輸運的分子模擬” ( Molecular Simulation of Gas Transport Through Cylindrical Pores ) 和 “聚合物接枝納米顆粒超晶格穩定性的自由能計算” ( Free Energy Calculations on the Stability of Polymer-grafted Nanoparticle Super Lattices ) 為主題的學術報告。
本屆會議吸引了來自麻省理工學院、德國馬克斯·普朗克研究所、清華大學和穀歌公司等機構逾一萬名物理學學者與研究人員參與，共同探討了高分子物理、軟凝聚態物質、拓撲材料等諸多物理學重點研究方向。
作為世界上最盛大的物理學峰會之一，美國物理學會 (APS，以下簡稱APS) 年會已成為全球物理學家公布與分享物理學研究突破的重要平台。楊振寧、吳健雄等科學家曾在1957年的 APS 年會上發布關於弱相互作用中宇稱不守恒的報告；同年，科學家楊振寧和李政道憑借這一領域的成就獲得諾貝爾物理學獎。
本次年會上，於越在 “計算物理的進展” 分會場做了報告，展示了如何利用分子動力學模擬氣體粒子的擴散與分離。研究中，他通過計算機模擬研究納米粒子的擴散分離狀況，探尋製備規則多孔納濾膜的方法，並提高氣體混合物的分離極限。
於越：圓柱孔氣體輸運的分子模擬
李丁寧的報告展示在 “軟物質中的可變形粒子” 分會場進行。他應用分子動力學模擬的方法計算了將獨立的球狀聚合物接枝納米顆粒 ( PGNP，以下簡稱PGNP ) 壓縮成可以填充三維空間的多種維格納-塞茨多麵體所需的自由能。結合表麵能計算，他分析了 PGNP 形成的簡單立方、體心立方和麵心立方超晶格的穩定性。
李丁寧：聚合物接枝納米顆粒超晶格穩定性的自由能計算
於越和李丁寧因各自研究的獨特性，獲得了美國物理學會的青睞。於越的研究體現了交叉學科的方法，並采用計算機與分子動力學模擬這一新穎視角。此前，對於氣體粒子的擴散與分離，學者們多從理論層麵分析，定量研究相對缺乏。李丁寧在研究中同樣使用了分子動力學模擬的交叉學科方法，在現有的自洽場理論等計算方法上，對 PGNP 的穩定性計算提供了更加精確的計算結果。
兩位同學表示，這種跨學科的視野與方法受益於昆山杜克大學秉持的通識博雅教育理念。昆山杜克大學的教育鼓勵學生不拘泥於專業，跨學科學習，融會貫通。
於越（左）、李丁寧（右）
於越對自己能在本科階段就參與 APS 年會並作報告感到欣喜，同時參會者研究方向的多樣性也給了他不小觸動。“我發現計算方法在物理學研究領域的應用很廣。它可以用來研究微觀領域，也可用於探索天體物理學、宇宙學，甚至還能拿來研究軟物質。” 這給了他在物理學領域不斷探索的信念與信心。
APS 年會也是李丁寧參加的第一個學術界重要會議。“我的研究主要集中於軟物質領域。研究者們對細胞凝膠化、固液相變等軟物質問題的報告，啟發了我新的研究思路。”
在昆山杜克大學，學生們在本科階段就能夠直接參與科研項目；而高師生比帶來的老師與學生的密切接觸，也助力了於越與李丁寧的研究突破。
兩位同學早在大一就開始投身科研。他們一邊學習理論知識，一邊將其應用到實際科研中。李丁寧回憶，“在老師們的指導下，我掌握了統計力學、編程等領域的學科知識，深入了解了定量研究所需的多種方法，並在實踐中不斷堅實所學。”
二人的科研之路並非一路坦途。在模擬球形的氣體離子跟圓柱形膜狀孔邊緣碰撞的過程時間時，於越想求出近似解，可寫出的程序總出問題，而代碼本身卻並無錯誤。這一狀況持續了數月。盡管沮喪，他卻沒想過放棄。“既然決定要做，那便要多試。” 最終，在和導師多次討論後，於越發現，對於此類問題，不應該設計求出近似解的程序，而應當應用精確解。采用新算法後，問題迎刃而解。
李丁寧的挫折則主要來自初涉研究時撲麵而來的壓力。對自己高要求的他，起先常為了盡早出結果熬夜到很晚。導師注意到他的高壓狀態後，鼓勵他科研並非一蹴而就，而是需要行穩致遠。逐漸，他學會在科研與生活中找到平衡。
談及學術規劃，於越表示，“除了繼續學習研究計算物理，我還希望結合計算方法，發展生物物理等其它領域的興趣，不斷擴充自己的視野。”
李丁寧前不久剛在應用晶體學 ( Journal of Applied Crystallography ) 雜誌上以第一作者發表了論文。未來，他計劃將物理原理應用至工程領域，開展更多實踐。
APS 是全球最大的物理學組織之一，致力於通過研究期刊、科學會議、教育和國際活動等推進和傳播物理學知識。APS 擁有逾 55,000 名會員，包括世界各地學術界、國家實驗室和工業界的物理學家。
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