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昆山杜克大学本科生参加2021年美国物理学会年会并做学术报告
久负盛名的美国物理学会三月会议 ( American Physical Society March Meeting ) 今年于3月15至19日在线上举行，昆山杜克大学大三学生于越、李丁宁参加大会，并分别做了以 “圆柱孔气体输运的分子模拟” ( Molecular Simulation of Gas Transport Through Cylindrical Pores ) 和 “聚合物接枝纳米颗粒超晶格稳定性的自由能计算” ( Free Energy Calculations on the Stability of Polymer-grafted Nanoparticle Super Lattices ) 为主题的学术报告。
本届会议吸引了来自麻省理工学院、德国马克斯·普朗克研究所、清华大学和谷歌公司等机构逾一万名物理学学者与研究人员参与，共同探讨了高分子物理、软凝聚态物质、拓扑材料等诸多物理学重点研究方向。
作为世界上最盛大的物理学峰会之一，美国物理学会 (APS，以下简称APS) 年会已成为全球物理学家公布与分享物理学研究突破的重要平台。杨振宁、吴健雄等科学家曾在1957年的 APS 年会上发布关于弱相互作用中宇称不守恒的报告；同年，科学家杨振宁和李政道凭借这一领域的成就获得诺贝尔物理学奖。
本次年会上，于越在 “计算物理的进展” 分会场做了报告，展示了如何利用分子动力学模拟气体粒子的扩散与分离。研究中，他通过计算机模拟研究纳米粒子的扩散分离状况，探寻制备规则多孔纳滤膜的方法，并提高气体混合物的分离极限。
于越：圆柱孔气体输运的分子模拟
李丁宁的报告展示在 “软物质中的可变形粒子” 分会场进行。他应用分子动力学模拟的方法计算了将独立的球状聚合物接枝纳米颗粒 ( PGNP，以下简称PGNP ) 压缩成可以填充三维空间的多种维格纳-塞茨多面体所需的自由能。结合表面能计算，他分析了 PGNP 形成的简单立方、体心立方和面心立方超晶格的稳定性。
李丁宁：聚合物接枝纳米颗粒超晶格稳定性的自由能计算
于越和李丁宁因各自研究的独特性，获得了美国物理学会的青睐。于越的研究体现了交叉学科的方法，并采用计算机与分子动力学模拟这一新颖视角。此前，对于气体粒子的扩散与分离，学者们多从理论层面分析，定量研究相对缺乏。李丁宁在研究中同样使用了分子动力学模拟的交叉学科方法，在现有的自洽场理论等计算方法上，对 PGNP 的稳定性计算提供了更加精确的计算结果。
两位同学表示，这种跨学科的视野与方法受益于昆山杜克大学秉持的通识博雅教育理念。昆山杜克大学的教育鼓励学生不拘泥于专业，跨学科学习，融会贯通。
于越（左）、李丁宁（右）
于越对自己能在本科阶段就参与 APS 年会并作报告感到欣喜，同时参会者研究方向的多样性也给了他不小触动。“我发现计算方法在物理学研究领域的应用很广。它可以用来研究微观领域，也可用于探索天体物理学、宇宙学，甚至还能拿来研究软物质。” 这给了他在物理学领域不断探索的信念与信心。
APS 年会也是李丁宁参加的第一个学术界重要会议。“我的研究主要集中于软物质领域。研究者们对细胞凝胶化、固液相变等软物质问题的报告，启发了我新的研究思路。”
在昆山杜克大学，学生们在本科阶段就能够直接参与科研项目；而高师生比带来的老师与学生的密切接触，也助力了于越与李丁宁的研究突破。
两位同学早在大一就开始投身科研。他们一边学习理论知识，一边将其应用到实际科研中。李丁宁回忆，“在老师们的指导下，我掌握了统计力学、编程等领域的学科知识，深入了解了定量研究所需的多种方法，并在实践中不断坚实所学。”
二人的科研之路并非一路坦途。在模拟球形的气体离子跟圆柱形膜状孔边缘碰撞的过程时间时，于越想求出近似解，可写出的程序总出问题，而代码本身却并无错误。这一状况持续了数月。尽管沮丧，他却没想过放弃。“既然决定要做，那便要多试。” 最终，在和导师多次讨论后，于越发现，对于此类问题，不应该设计求出近似解的程序，而应当应用精确解。采用新算法后，问题迎刃而解。
李丁宁的挫折则主要来自初涉研究时扑面而来的压力。对自己高要求的他，起先常为了尽早出结果熬夜到很晚。导师注意到他的高压状态后，鼓励他科研并非一蹴而就，而是需要行稳致远。逐渐，他学会在科研与生活中找到平衡。
谈及学术规划，于越表示，“除了继续学习研究计算物理，我还希望结合计算方法，发展生物物理等其它领域的兴趣，不断扩充自己的视野。”
李丁宁前不久刚在应用晶体学 ( Journal of Applied Crystallography ) 杂志上以第一作者发表了论文。未来，他计划将物理原理应用至工程领域，开展更多实践。
APS 是全球最大的物理学组织之一，致力于通过研究期刊、科学会议、教育和国际活动等推进和传播物理学知识。APS 拥有逾 55,000 名会员，包括世界各地学术界、国家实验室和工业界的物理学家。
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