导师简介
如果你想申请美国康奈尔大学 生物物理学系博士，那今天这期文章解析可能对你有用！今天Mason学长为大详细解析康奈尔大学的Prof.Dufresne的研究领域和代表文章，同时，我们也推出了新的内容“科研想法&开题立意”，为同学们的科研规划提供一些参考，并且会对如何申请该导师提出实用的建议！方便大家进行套磁！后续我们也将陆续解析其他大学和专业的导师，欢迎大家关注！
教授现任美国康奈尔大学物理系教授，他于1996年获得耶鲁大学学士学位，随后于2000年在芝加哥大学获得博士学位。教授目前隶属于康奈尔大学文理学院，同时还在物理系、物理学领域以及材料科学与工程系和材料科学与工程领域担任职务。作为实验物理学家，他的团队主要专注于生物物理学研究，特别是关注软物质物理学与生物系统之间的交叉领域，旨在理解生物系统中的物理现象并将其应用于可持续材料的开发。
研究领域
教授的教学和研究兴趣主要集中在生物物理学领域。他的实验室受到生物现象的启发，特别关注那些能够启示新型高性能可持续材料开发路径或挑战我们对软物质物理理解极限的生物现象。
他的研究方法独特，一方面研究生物系统，通常采用新颖的定量方法；另一方面，设计合成系统来重现感兴趣的现象。这种互补方法的结合为两方面的研究提供了巨大的创意灵感源泉。
研究分析
1."Phase-Separated Droplets Swim to Their Dissolution"
发表于bioRxiv预印本平台(2023)
该论文研究相分离液滴的独特行为。教授与合作者探索了相分离液滴如何在溶解过程中产生自驱动运动的物理机制。这项研究揭示了非平衡热力学系统中复杂的集体行为，为理解生物系统中的相分离动力学提供了新视角，同时也为设计自驱动材料提供了灵感。
2."Elastic Microphase Separation Produces Robust Bicontinuous Materials"
发表于arXiv预印本平台(2023)
论文探讨了弹性微相分离现象如何产生强韧的双连续材料。研究团队发现弹性约束对相分离过程的影响，可以形成具有特殊机械性能的微结构材料。这一发现为设计新型复合材料提供了理论基础，潜在应用于生物材料模拟和工程材料开发。
3."Geometrical frustration of phase-separated domains in Coscinodiscus diatom frustules"
发表于Proc. Nat. Acad. Sci.(2022)
文章研究了硅藻壳中相分离域的几何阻挫现象。教授及其团队通过研究Coscinodiscus硅藻的壳体结构，揭示了生物矿化过程中相分离与几何约束的相互作用，解释了这些微观生物如何形成具有高度有序且功能化的矿物结构，为仿生材料设计提供了新思路。
4."Non-specific adhesive forces between filaments and membraneless organelles"
发表于Nature Physics(2022)
论文研究了细胞内无膜细胞器与细胞骨架丝状结构之间的非特异性粘附力。研究团队发现这些相互作用对于细胞内相分离结构的稳定性和功能至关重要，揭示了生物相分离系统中的新物理机制，对理解细胞内液-液相分离现象具有重要意义。
5."Putting the Squeeze on Phase Separation"
发表于JACS Au(2021)
这篇论文研究了机械压力对相分离系统的影响。教授及其团队探讨了外部力如何调控液-液相分离的动力学和热力学，发现压力可以显著改变相分离的临界条件和形态学，这一发现为设计响应机械刺激的智能材料提供了理论指导。
6."Surface tension and the strain-dependent topography of soft solids"
发表于Physical Review Letters(2021)
文章探索了软固体材料表面张力与应变相关形貌之间的关系。研究发现表面张力在决定软材料表面微观结构中扮演重要角色，特别是当材料受到机械变形时，这种效应更为显著。这一研究为理解软物质表面不稳定性提供了新的物理洞见。
项目分析
1.生物启发的可持续材料开发：
教授的核心研究项目之一是从生物系统中寻找灵感，开发高性能可持续材料。该项目探究生物体如何利用自然丰富的化学物质，以环保的副产品和相对低的能源预算构建复杂系统。研究团队通过研究生物结构的层次性、适应性和功能性，寻求将这些原理应用于材料设计的方法。项目旨在开发更可持续的技术，减少环境影响，同时实现高性能材料的设计目标。
2.相分离动力学与控制：
这个项目专注于研究液-液相分离系统的基础物理原理及其控制方法。教授团队调查各种因素(如机械压力、弹性约束、界面效应)如何影响相分离的动力学和稳定性，并探索这些原理在生物系统和合成材料中的应用。该项目已经取得多项突破性发现，如弹性熟化现象和压力对相分离的调控作用，这些发现不仅深化了我们对相分离物理的理解，也为设计具有特定形态和功能的相分离材料提供了新工具。
3.细胞无膜细胞器的物理机制：
该项目探究细胞内无膜细胞器(液-液相分离的生物凝聚体)的形成、稳定性和功能的物理基础。教授团队研究了这些结构与细胞骨架的相互作用、内部流动动力学以及其对生化反应的影响。研究发现非特异性粘附力在稳定这些结构中起关键作用，并且这些相分离液滴可以维持内部酶的活性并产生流动。
研究想法
- 梯度相分离材料：
设计具有空间梯度相分离结构的材料，通过控制相分离参数(如温度、压力、弹性模量)在材料中形成连续变化的微结构。这种材料可能具有独特的机械性能(如应变梯度响应)和功能特性(如梯度扩散或光学特性)，应用于软体机器人、生物医学器件和光学元件。
- 动态相分离开关：
开发对外部刺激(如电场、磁场、光)响应的可逆相分离系统，实现相分离状态的动态开关控制。研究可以集中在刺激响应性聚合物或液晶系统中，探索如何通过分子设计和物理条件控制相分离动力学，应用于传感器、可编程材料和药物递送系统。
- 相分离增强的生物催化系统：
基于教授关于拥挤蛋白质液滴中酶活性的研究，设计利用相分离实现酶富集和活性增强的生物催化系统。研究可以探索不同相分离参数对酶活性、产物扩散和反应选择性的影响，开发高效、可控的生物催化反应器。
- 仿生光子结构的动态调控：
受鸟类羽毛中光子晶体结构的启发，研究如何设计具有动态可调光学特性的人工光子材料。探索相分离过程如何被用于形成和重构光子晶体结构，实现对光的动态调控，应用于显示技术、防伪和光通信领域。
- 多尺度弹性网络材料：
开发具有多尺度弹性网络结构的材料，通过控制网络的拓扑结构和刚性实现特定的机械响应(如负泊松比、程序化变形)。研究可以结合相分离原理和3D打印技术，设计具有层次结构的弹性材料，应用于可穿戴设备和组织工程支架。
申请建议
1.学术准备
- 跨学科知识体系构建：教授的研究横跨物理学、材料科学和生物学，申请者除了掌握软物质物理学、统计力学和流变学的核心概念外，还应当了解生物膜、蛋白质结构和细胞生物学的基础知识。建议系统学习相分离理论、界面科学和非平衡热力学，同时培养对生物系统的物理视角。
- 技术能力培养：申请者应当掌握实验室常用的实验技术，如荧光显微镜、光学镊子、微流控技术、图像分析和数值模拟方法。同时，培养数据分析和编程能力(Python、MATLAB或相关软件)对于定量研究至关重要。
- 文献深度研读：彻底研读教授的关键论文，特别是近期发表在Nature Physics和PNAS上的工作，理解他的研究思路和方法论。
2.申请策略
- 研究提案准备：基于教授的研究方向，设计一个具体而创新的研究提案。提案应当体现对相分离物理或生物启发材料的深入理解，同时明确说明研究问题的原创性和潜在影响。
- 个人陈述差异化：强调您在软物质物理学和/或生物物理学方面的独特背景和兴趣，特别是与教授研究相关的经验。
- 技术能力展示：准备一个简短的技术介绍，突出展示您在相关实验技术或理论方法方面的专业能力。
3.面试准备
- 研究报告精心准备：设计一个清晰、深入且条理分明的研究报告，重点展示与实验室相关的工作。报告应当平衡理论背景与实验细节，展示您的科学思维过程和解决问题的方法
- 文献讨论准备：准备讨论教授的关键论文，特别是"Elastic ripening and inhibition of liquid-liquid phase separation"和"Non-specific adhesive forces between filaments and membraneless organelles"等高影响力工作。分析这些研究的创新点、实验方法和局限性，思考可能的扩展和应用
博士背景
Darwin，985生物医学工程系博士生，专注于合成生物学和再生医学的交叉研究。擅长运用基因编辑技术和组织工程方法，探索人工器官构建和个性化医疗的新途径。在研究CRISPR-Cas9系统在干细胞定向分化中的应用方面取得重要突破。曾获国家自然科学基金优秀青年科学基金项目资助，研究成果发表于《Nature Biotechnology》和《Biomaterials》等顶级期刊。
【竞赛报名/项目咨询+微信：mollywei007】
