24岁博士毕业!26岁博导!已发2篇《Nature》!来看这位的“开挂”人生

8月11日,浙江大学92年研究员、博士生导师冯建东带领团队取得的成果,作为封面文章刊登在《Nature》杂志,8月17日,老牌顶级期刊《JACS》在线刊登了冯课题组的另一项最新研究成果。

这距离他在浙大独立建组开展研究才刚刚过了三年,能力之强令人膜拜。这位名声大噪的学术大神到底有何过人之处呢?让我们一起走进冯建东的“开挂”科研故事。

4岁博士毕业!26岁博导!已发2篇《Nature》!来看这位的“开挂”人生"

图 1. 浙江大学博士生导师冯建东

冯建东,出生于1992年,17岁时便以优异的成绩进入浙江大学工科试验班,2013年获得理学学士学位后前往瑞士洛桑联邦理工学院攻读物理学博士学位。

2016年,仅仅三年就获得博士学位,并获得了EPFL Doctorate Award(2016-2017,全校所有博士选出两位)。在读博期间,成功获得中国政府海外优秀学生奖。

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图 2. 冯建东与其博士导师

本科期间,冯建东便展现了他在科研领域的过人天赋,大三时就在美国化学会年会分会场作报告,本科毕业时,便发表了两篇IF>5的文章。

博士期间,冯建东继续高歌猛进,以第一作者兼通讯作者的身份在《Nature》和《Nature Materials》上发表论文,以第一作者的身份在《Nature Nanotechnology》和《Nano Letters》上发表论文。

完成博后工作后,他获得了瑞士洛桑联邦理工学院生物工程系授予的、年度唯一的“未来领导者”荣誉称号(EPFL Future Leaders in Bioengineering Award)。

仅仅26岁,在学术界声名鹊起的冯建东成功入选“浙江大学百人计划”和“海外高层次人才引进计划”,并牵头组建浙江大学物理生物学与精准测量实验室内,从事相关单分子测量交叉领域研究。冯建东课题组的主要兴趣是在开发和应用高精度单分子工具,以在未探索的尺度上探测纳米流体、生物物理学和化学的基本原理。

研究方向主要有:(1)纳米孔(开发人造纳米孔系统,以了解基本的流体传输、生物物理学和新技术应用);(2)单分子测量(探索新的实验技术,可以在水溶液中进行多维单分子测量);(3)超分辨率成像(开发提供具有高空间和时间分辨率的纳米级光学成像的新方法,旨在解决生物学、材料和化学中的特定问题)。

在母校三年,冯建东成果颇丰,通过连用自制的具有皮安水平电流检出能力的电化学测量系统以及宽场超分辨光学显微镜,搭建了一套高效的电致化学发光控制、测量和成像系统。

未来,这项显微技术将作为一项研究工具为化学反应位点可视化、单分子测量、化学和生物成像等领域提供新的可能,具有广泛的应用前景。有理由相信在不久的将来,我们会看到越来越多的冯课题组重磅级研究成果。

1、Nature封面论文:溶液中单分子电化学反应的直接成像(通讯作者)

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内容简介:化学反应往往被概念化为单个分子转化为产物,但通常在探索整体平均行为的实验中观察到。单分子方法超越了整体平均值,揭示了反应位置、途径和动力学的统计分布。这已经通过光阱和扫描探针显微镜以高空间分辨率操纵和观察特定位置的单个反应,以及使用超灵敏光电探测器的现代光学方法来实现,这些方法能够实现高通量单分子测量。然而,有效探测单分子溶液化学仍然具有挑战性。

冯建东等人展示了水溶液中单分子电化学反应的光学成像及其在超分辨率显微镜中的用途。该方法利用化学发光反应,包括在电极上电化学产生的钌络合物,确保最小的背景信号。这使作者能够直接捕获单个反应的电化学发光的单光子,并开发超分辨率电化学发光显微镜,以高时空分辨率对活细胞的粘附动力学进行成像。作者预计他们的方法将促进对电化学反应的基本理解,并证明对生物测定和细胞成像应用有用。

2、Nature Nanotechnology: 二硫化钼纳米孔中单核苷酸的鉴定(第一作者)

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内容简介:固态纳米孔中传感区域的大小由孔的大小和孔膜的厚度决定,因此石墨烯和单层二硫化钼等超薄膜可能为纳米孔DNA测序提供必要的空间分辨率。然而,DNA分子在这些膜上移动的快速易位速度(3000–50000 nt ms–1)限制了它们的可用性。

冯建东等人展示了基于室温离子液体的粘度梯度系统可用于通过MoS2纳米孔控制DNA易位的动力学。

该方法可用于统计检测所有四种类型的核苷酸,根据它们在原子级薄二硫化钼纳米孔的狭窄孔口中短暂停留期间记录的电流特征进行识别。该技术利用了室温离子液体的高粘度,为DNA测序提供了最佳的单核苷酸易位速度,同时保持了高于10的信噪比。

3、Nature Materials:观察纳米孔中的离子库仑阻断(一作兼通讯)

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内容简介:在尺寸接近纳米级的系统中经常观察到来自电子传输特性的紧急行为。然而,迄今为止还没有观察到由离子传输产生的类似介观行为,很可能是因为用于纳米流体的亚纳米纳米孔的受控制造存在瓶颈。

冯建东等人报告了通过单个亚纳米孔结的离子传输测量,以及对离子库仑阻断的观察:对量子点观察到的电子库仑阻断的离子对应物。该项研究结果表明,纳米级的原子级细孔允许探索离子传输现象,并表明纳米孔还可以进一步了解我们通过生物离子通道的传输。

4、Nature:单层二硫化钼纳米孔作为纳米发电机(一作兼通讯)

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内容简介:利用淡水和海水之间的渗透压差是一种有吸引力、可再生和清洁的发电方式,被称为“蓝色能源”。另一种电动现象称为流动电位,当电解液被压力梯度或盐浓度梯度产生的渗透电位驱动通过狭窄的孔时,就会发生这种现象。对于这项任务,预计由二维材料制成的膜是最有效的,因为通过膜的水传输与膜厚度成反比。

冯建东等人展示了使用单层二硫化钼(MoS2)纳米孔作为渗透纳米发电机。他们观察到由盐梯度产生的大渗透感应电流,估计功率密度高达每平方米106瓦特——这种电流主要归因于MoS2的原子薄膜。

纳米电子和光电设备的低功率要求可以由相邻的纳米发电机提供,该发电机从当地环境中收集能量——例如,压电氧化锌纳米线阵列或单层MoS2。通过使用自制的MoS2纳米孔发生器为MoS2晶体管供电,从而展示了自供电纳米系统。

5、JACS:用于钾选择性跨膜转运的合成大环纳米孔(通讯作者)

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内容简介:再现生物膜通道的结构和功能,合成纳米孔已被开发用于膜过滤技术和生物分子传感。稳定的独立合成纳米孔已由多种材料制成,包括肽、核酸、合成聚合物和固态膜。然而,与生物纳米孔相比,为这种合成纳米孔提供原子定义的形状,包括有意放置每个化学基团,仍然是一个重大挑战。

冯建东等人介绍了一种化学合成大分子——扩展柱芳烃大环(EPM)——作为一种化学定义的跨膜纳米孔,表现出选择性跨膜转运。他们的离子电流测量显示单个EPM纳米孔稳定插入脂质双层膜和显着的阳离子类型选择性传输,钾离子选择性高达钠离子的21倍。

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