编者按:青春孕育创新火种,青年学者定义未来可能。"新材新力量"专栏聚焦北京大学新材料学院新入职青年教师群体,通过记录他们的学术足迹与科研故事,展现前沿探索的热忱与突破,传递学院创新精神与人才引力。
让我们走进第一期,认识这位90后博导——潘豪老师:手握两篇Science的学术新锐,以"求乎其上"的科研哲学突破铁电材料极限,在实验室与5公里养生跑之间,诠释着青年科学家的多面人生。

Q1:请简单自我介绍,分享一下您的学术背景和研究方向。
我是潘豪,北京大学深圳研究生院特聘研究员、博导,入选国家高层次人才计划青年项目。我在2015年和2020年分别获清华大学材料科学与工程学士和博士学位,2021年至2024年分别于新加坡南洋理工大学和美国加州大学伯克利分校从事博士后研究。
我的主要研究方向为介电铁电材料的多级结构设计和多尺度调控,致力于开发高性能电子薄膜材料与器件,并推动它们在储能换能、逻辑存储、驱动传感等电子信息技术领域的应用。
我目前共发表学术论文约40篇,其中16篇以第一/通讯作者身份(含共同一作/通讯)发表于Science (2篇),Nature Materials, Advanced Materials,Nature Communications, Progress in Materials Science等高水平学术期刊;总计被引用3000余次(单篇最高被引900余次),成果入选2019年度“中国高等学校十大科技进展”。获2023年度国家自然科学二等奖(第三完成人),Chorafas青年研究奖,中国硅酸盐学会优秀博士论文等荣誉。

Q2:您的研究领域有哪些重要的科学问题,这些研究对社会或者产业有哪些潜在影响?
信息技术产业是我国国民经济安全和发展的关键战略性、基础性、先导性产业,也是世界主要国家高度重视、全力布局的竞争高地。电子元器件作为支撑信息技术发展的基石,承担着保障产业链供应链安全稳定的关键责任,是《“十四五”规划》和《中国制造2025》中的重点发展方向之一。加快发展电子元器件及先进材料,部署前瞻性研究,抢占技术制高点,对推动信息技术产业基础水平提升和迭代发展具有重要意义。例如,作为电子材料中重要且独特的一类,铁电材料由于其丰富的物理行为和灵敏的可调性,具有广泛的应用。铁电体的自发极化可以被外加电压翻转并用于表示“0”和“1”,实现非易失性数据存储,已经被开发为铁电随机存储器。以铁电材料作为场效应晶体管中的栅极,可实现晶体管非易失性的开关切换,实现存储逻辑一体化。由于铁电极化对电场和其他物理场(如温度、应力等)的响应,铁电材料在储能电容、机电驱动、能量转换与传感等领域也有巨大的应用前景。
Q3:能否与我们分享一下求学之路上让您印象深刻的突破或有趣的故事?
我和团队在过去十年一直致力于对功能铁电薄膜材料的理解、设计和操控,通过多种技术手段(组分设计、铁电畴工程、缺陷调制、异质结构构建等),实现对铁电薄膜材料的精细调控与改性,揭示材料物理机制,并为相关应用开发高性能、新功能材料体系,取得一系列具有国际影响力的原创成果:1. 提出“多形态纳米畴”设计新范式,打破铁电材料极化与损耗的内禀矛盾,开发了具有高能量密度的介电储能薄膜材料;2. 揭示弛豫铁电薄膜中超顺电态的极低损耗的机理,实现了介电储能的效率和击穿的显著提升;3. 揭示反铁电材料中缺陷对极化和相变行为的影响规律,开发了具有可调谐介电、超高电致应变等新功能的反铁电薄膜材料等等。
Q4:您未来计划在哪些研究领域进行深入探索?
在未来研究中,我和团队将继续潜心钻研,以电子信息材料与器件向集成化、小型化和高性能化的发展为目标,结合学院建立的AI4S科研新范式,开展高性能电子材料的基础研发和应用研究,具体包括1、氧化物功能陶瓷、薄膜、异质结与器件;2、电介质(铁电,反铁电,弛豫铁电)材料与物理;3、高储能密度电介质电容,电致应变材料,铁电微纳器件等;4、新兴材料研发 (高熵材料,无序材料,多场耦合材料);5、机器学习算法与理论计算辅助的电子信息材料设计等等。
Q5:是什么吸引您加入北京大学新材料学院?
新材料学院作为北京大学材料科学与工程学院的南方基地,肩负着在粤港澳大湾区推动材料产业化以及新工科建设的核心使命。学院不仅承载着北大的深厚学术传统,还融合了深圳的创新活力,为我提供了一个独特且充满机遇的职业平台。这里不仅有世界一流的科研资源和学术氛围,更因其地理位置优势,处于粤港澳大湾区这一经济与科技前沿区域,吸引了大量行业专家和企业资源。这种天时与地利的优势,结合学院宽广的发展视野,使我感受到极大的职业发展潜力。在这里,我能够接触到丰富的学术资源,同时享受北大传统的深厚文化与深圳灵活开放的创新环境。学院的开放性与包容性,以及与行业的紧密联系,为我提供了更加广阔的学术与职业发展的空间。因此,我选择了这里开启自己职业生涯的全新篇章,期待在这片充满机会的土壤中,收获成长与成就。
Q6:您对学院的科研环境、学术氛围以及支持政策有何评价?
学院为我们提供了丰富的科研软硬件条件,尤其在科研设备和实验室建设方面,投入了大量资源,确保我们能够顺利开展各类实验与研究工作。无论是基础设施还是先进仪器设备,都大大提升了研究效率,使我们能够在更加专业的环境中进行探索与创新。此外,学院还非常注重对我们年轻教师的支持,不仅在学术上给予帮助,还在生活方面提供了全方位的关怀,让我们能够更加专注于工作。学院内各个研究方向布局科学、规划合理,不同领域之间的学科交叉与协作非常紧密。这样的环境为各团队之间的合作提供了良好的平台,使得跨学科的交流与合作更加顺畅。学院正处于快速发展的上升阶段,学术氛围浓厚,充满了创新活力。学院在产学研一体化方面不断突破,不仅在科研领域有所建树,也与企业、行业紧密合作,推动科技成果转化与应用。这样一个全链条的学术环境,为我们提供了专心学术研究的理想平台,使我们能够在各自的研究领域中取得更加突出的成果,推动学术与产业的共同进步。
同时,入职新材料学院以来,我深切感受到学院对年轻教师的关怀与支持。面对全新的工作环境、新的平台、新的科研设备,以及职业生涯的新阶段,虽然挑战不小,但学院为我们提供了良好的工作条件和丰富的软硬件资源,极大地缓解了适应期的压力。在科研方面,学院积极搭建学术交流平台,提供先进的实验设备和启动经费,助力我们快速进入研究状态。在生活方面,学院也给予了贴心的关怀,让我们能够安心投入工作。这一系列支持措施不仅提升了我们的归属感,也增强了我们投身科研与教学的信心。我尤其喜欢近期学院定期开展的教师午餐会活动,在轻松的氛围中使大家能够有更为深入的交流。我将珍惜学院提供的平台,努力提升自己,为学院的发展贡献力量。
Q7:您对于日后的教学和科研工作有什么期待和计划?
在科研方面,我期待借助学院优越的科研资源和广阔的学术平台,聚焦突破性研究,力求在前沿领域取得创新性成果。在教学方面,我希望传承北大的学术传统,结合深圳的创新精神,培养学生的独立思考和创新能力。我将注重启发式教学,引导学生探索未知,而不仅仅是学习已有知识。此外,我期待通过科研与教学的结合,带领学生参与前沿研究,培养他们的实践能力和科研素养。
Q8:您的教学理念是什么?
我的理念是“取乎其上,得乎其中”,我希望自己和学生都能够尽力追求卓越,做到最好。在研究中力图从本质上推动学科的发展,做groundbreaking的探索;而非仅仅跟随已有的路径,局限在follow-up的研究中。我坚信,只有进行一流的、具有突破性的研究,才能真正推动科学和技术的进步。
Q9:对有意加入您团队的学生,您希望他们具备哪些特质或能力?
欢迎品行优良,严谨踏实,积极勤奋,具有良好的团队合作精神的,具有(但不限于)材料、物理、化学、微电子、AI等背景的学生联系报考。新一代的同学们能力都非常棒,在此基础上,严谨与勤奋就更为重要!
Q10:在培养学生方面,您的团队有哪些具体的支持措施和培养规划?您希望学生在团队中获得哪些成长?
课题组将全力培养研究生在材料基础理论和前沿电子信息材料与器件等应用领域的创新能力和国际化视野,指导研究生学术规划和职业发展,支持参加国内外高水平学术会议,推荐优秀研究生到国内外顶级学术机构进行交流、深造和工作。
Q11:在工作之余,您有哪些兴趣爱好?您是如何平衡工作与生活的?
没有什么烦恼是一个5公里养生跑解决不了的,如果有,那就再来一个。
在工作时全身心投入,在享受生活时也要全身心投入;而不是在工作时记挂着生活、在生活时又记挂着工作。
Q12:您对目前学院在读的同学有什么建议?对于有志从事学术的学生,您有什么经验分享?
主动学习与独立思考+良好的团队合作精神+耐心与毅力+热爱与责任心=成功