机构旨在为大家提供更加全面、深入的导师解析和科研辅导！每期我们会邀请团队的博士对各个领域的教授导师进行详细解析，从教授简介与研究背景 / 主要研究方向与成果分析 / 研究方法与特色 / 研究前沿与发展趋势 / 对有意申请教授课题组的建议这五个方面，帮助大家更好地了解导师，学会科研！
教授简介与研究背景
丁教授是南京大学化学化工学院教授、博士生导师，在纳米材料、电化学传感与催化领域享有国际声誉。
其学术轨迹呈现显著的“交叉学科”与“技术驱动”特征：2007年本科毕业于南京大学化学系，2013年获匹兹堡大学博士学位（导师为纳米传感专家Alexander Star教授），期间开发了碳纳米管/二氧化钛复合传感器用于水果挥发性有机物检测（JACS, 2013），获匹兹堡大学杰出博士生奖。
2013-2017年在加州大学洛杉矶分校从事博士后研究（合作导师为段镶锋、黄昱教授），首创基于芯片平台的电子输运谱技术（Nat. Commun., 2015），为电化学界面原位监测奠定方法学基础。2017年入职南京大学后，致力于微纳电子器件与化学、能源的跨界融合，研究成果发表于《Science》（2022年电场调控单原子催化剂）、《Nature Materials》（2020年二维导电MOF材料）等顶刊，引用逾6000次。2021年入选《Nano Research》青年编委，2023年获国家杰出青年科学基金资助。
学术定位：丁教授团队以“微纳电子器件”为核心工具，聚焦表界面化学反应的动态解析与精准调控，形成了“仪器开发-机制探索-应用转化”三位一体的研究范式。其工作兼具基础科学深度（如揭示双交换效应对析氧反应的调控机制，Angew. Chem., 2021）与技术应用价值（如开发片上电催化微器件原型，Nat. Protoc., 2023），在绿色催化、新能源器件领域具有重要影响力。
主要研究方向与成果分析
1. 微纳器件平台的表界面化学研究
团队突破传统电化学表征局限，开发了“片上原位电子输运谱”（In situ Electrical Transport Spectroscopy）。通过集成纳米电极阵列与微流控系统，实时监测催化反应中界面电荷传输动力学。例如，在析氧反应（OER）研究中，发现Nafion膜在Pt表面的选择性吸附可降低电荷转移阻抗（Sci. China Chem., 2022），为燃料电池催化剂设计提供新思路。该技术获美国授权专利，并衍生出商用检测模块。
2. 高效催化材料与体系设计
在电催化领域，丁教授团队提出“微环境-场效应协同调控”策略：
· 金属有机框架（MOF）工程：设计含镍双二硫烯配体的In-MOF材料，将CO₂选择性（>95%）提升至工业应用阈值（JACS, 2021）；开发缺链接型二维导电MOF（ACS Sens., 2021），其气体检测响应时间缩短至3秒。
· 单原子催化剂电场调控：通过外部电场极化Fe单原子位点，使析氢反应过电位降低70 mV（Nat. Commun., 2022），入选《Nature》年度亮点进展。
· 绿色电合成路径：首创水氧化辅助的胺类化合物选择性氧化制腈工艺（JACS, 2022），替代传统剧毒氰化物路线，获国际绿色化学协会推荐。
3. 纳米传感与检测技术创新
早期博士工作奠定传感研究基础：利用金纳米颗粒-石墨烯杂化材料实现ppb级NO₂检测（JACS, 2012）。近年转向高通量芯片化检测，如构建二维原子晶体/有机半导体异质结（Nano Res., 2020），对丙酮、氨气的识别精度达医疗级（0.1 ppm）。
2023年研发的Fe2M三核簇MOF传感器（Angew. Chem., 2023），在强酸条件下实现硝酸盐还原产氨法拉第效率97%，突破传统催化剂pH依赖限制。
4. 理论计算与实验验证闭环
团队与加州理工学院Goddard教授合作，采用密度泛函理论（DFT）指导实验设计。例如，预测Ni(OH)₂中掺杂Co可诱导双交换效应增强导电性（Angew. Chem., 2021），实验证实其析氧活性提升5倍。这种“计算先行-实验验证”模式显著加速新材料研发进程。
研究方法与特色
核心技术突破
1. 微纳器件集成技术：采用电子束光刻与原子层沉积（ALD）制备亚微米级电极阵列，结合自组装单层（SAM）修饰实现界面工程调控。例如，在Pt纳米线表面构建分子识别层（Small, 2017），使H₂O₂检测限低至10 nM。
2. 原位动态表征体系：开发多模态联用平台，同步获取电化学电流、阻抗谱与拉曼信号。在CO₂还原研究中（Nat. Commun., 2022），通过实时监测H吸附动力学，揭示Cu基催化剂选择性的原子尺度机制。
3. 高通量筛选策略：基于微流控芯片实现催化剂并行测试，单次实验可评估百种组分梯度（Matter, 2020）。2023年发布的片上电催化微器件操作规范（Nat. Protoc.），被全球30余个课题组采用。
学科交叉特色
· 材料-电子-化学三元融合：将半导体器件的微加工技术引入催化研究，如在Bi₂WO₆单层中诱导金属性中间态（ACS Catal., 2021），显著提升CO₂还原活性。
· “硬科学-应用”双轮驱动：基础研究（如MOF电子结构调控）与产业化探索（如便携式气体传感器）同步推进，团队与华为、宁德时代等企业建立联合实验室。
研究前沿与发展趋势
当前热点方向
1. 限域催化微环境调控：通过纳米反应器空间约束效应（如碳纳米管限域MOF，J. Mater. Chem. A, 2021），打破反应中间体扩散限制，提升氮还原反应（NRR）选择性。
2. 场效应增强催化：利用门电压、光场等外场扰动催化剂电子态，实现反应路径动态切换。团队近期发现电场可诱导CoOOH表面氧空位动态生成（工作待发表），为智能催化系统开发铺路。
3. 人工智能辅助化学信息学：建立电化学描述符数据库（Angew. Chem., 2021），结合机器学习预测有机电合成路径，目标将催化剂开发周期缩短50%。
未来突破点预测
· 量子器件与化学交叉：探索二维材料量子效应对催化选择性的影响，可能开启“量子催化”新领域。
· 星际化学模拟：利用微纳器件模拟极端环境（如火星大气），开发地外资源原位利用技术。
· 生物-电子界面：拓展微纳传感器在活体检测中的应用，如神经元电信号耦合化学释放调控。
对有意申请教授课题组的建议
能力匹配建议
1. 技术基础储备：
· 实验技能：微纳加工（光刻、ALD）、电化学工作站操作、光谱表征（原位Raman、XPS）。
· 计算能力：DFT计算（VASP、Quantum ESPRESSO）、机器学习框架（PyTorch化学库）。
· 学科交叉知识：半导体物理基础、流体力学模拟（COMSOL）、数据可视化（Python-Matplotlib）。
2. 文献研读重点：
·精读《Nat. Protoc.》(2023)掌握片上器件构建流程。
·分析《JACS》(2021)中MOF电子结构调控策略。
·学习《Angew. Chem.》(2021)电化学描述符构建方法。
申请策略优化
· 研究方向选择：优先关注团队近期热点，如“强酸条件下硝酸盐还原”“场效应催化机制”，可在申请文书中提出初步实验设想。
· 突出交叉背景：如有微电子、物理或计算化学经历，需强调与课题组需求的契合度。
· 学术视野展示：在面试中讨论能源化学前沿问题（如绿氨合成、CO₂资源化），体现战略思维。
科研素养提升路径
· 技能强化：通过Coursera学习《纳米技术与纳米传感器》（以色列理工学院课程），掌握基础器件原理。
· 实践参与：争取在本科实验室参与电催化或MOF合成项目，积累湿法实验经验。
· 学术社交：关注团队合作的国际会议（如MRS年会），提前接触课题组毕业生成員了解文化。
【竞赛报名/项目咨询+微信：mollywei007】
