从一个“说不通”的实验结果说起

“按照现有任何理论,这个结果都说不通。”

昆山杜克大学材料科学助理教授张坦和参与科研的本科生整个暑期都在检验不同假设,希望找到催化铜纳米晶体合成的方法。

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他们的目标,是让这一化学反应更容易进行,从而找到一种更加节能、安全的铜纳米晶体合成方式。

这项实验原本是为了建立一条基准线,看看不同的铜前驱体有多容易被还原,也就是转化成金属铜。团队原计划使用硝酸钠作为电解质,但实验室当时没有库存,于是改用了氯化钠,也就是食盐中的主要成分。

张坦说,他们原本以为这“只是一次熟悉实验流程的预演”。

结果却出乎意料。在氯化钠溶液中,所有铜前驱体都明显更容易被还原。

起初,团队以为这可能只是“某种故障或误差”。

一周后,硝酸钠到货。团队在相同条件下再次测试了这些铜前驱体。这一次,结果恢复正常,也与他们此前的观察一致。

这让先前氯化钠实验中的异常结果更难被简单归结为误差。张坦让当时还是昆杜2026届本科生的林忠立再次重复氯化钠实验,结果依然如此。

正是在那一刻,张坦开始相信,他们可能找到了他所说的那个“sweet spot”。

这一意外结果也带来了一个新的问题:为什么氯离子会让铜更容易形成?

团队随后设计了一系列实验和计算来寻找答案。他们把氯离子加入使用其他铜盐的体系中,再次观察到金属铜生成。电化学测量也显示,加入氯离子后,铜离子明显更容易被还原。

这些证据进一步促使团队追问:氯离子是否也能降低这一反应本身所需要的能量?

于是,他们开始逐步降低反应温度。90摄氏度时,铜纳米晶体依然可以形成。随后,他们又将温度降到了80摄氏度。

“对我来说,当我看到铜纳米晶体能在低于水沸点的温度下形成时,氯离子的催化作用就变得尤其令人信服,”林忠立说,“这把我们一直在研究的反应机制,与合成过程中的一个非常实际的改进联系了起来:让反应更加节能,也更加安全。”

最终,这些结果支持了团队的解释:氯离子能够催化铜纳米晶体的合成。通过使用氯化钠,团队将反应温度从110摄氏度降低到80摄氏度,从而减少能源消耗,也提高了实验安全性。项目报告显示,氯离子能够与铜离子和烷基胺配体形成稳定配合物,并催化这一化学还原反应。

林忠立完成了实验,并撰写了论文初稿。论文随后发表于无机化学领域的重要同行评审期刊Inorganic Chemistry,由他与张坦共同署名,之后还登上了该期刊封面。

两人围绕这一课题已经合作多年,暑期研究资助支持的是其中一个阶段的研究。

张坦的项目是昆山杜克大学2025-26学年暑期研究资助计划支持的14个项目之一。该计划共投入近125万元人民币,支持艺术与人文、自然与应用科学和社会科学领域的科研工作。

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张坦

这些项目既关注基础问题,也探索实际应用,研究方法也常常跨越不同学科。艺术史研究借助科学成像技术,经济史研究运用人工智能处理家谱资料,应用数学则与生物医学研究相交叉。

本科生的深度参与,是这些项目的另一个共同特点。他们做实验、建数据集、分析证据、构建模型;一些学生成为论文共同作者,也有人将相关研究进一步发展为标志性成果(Signature Work)项目。

手艺人留下的痕迹

在美国杜克大学纳舍尔艺术博物馆(Nasher Museum of Art)的藏品库房中,昆山杜克大学艺术与考古学助理教授曹业宬发现了一只年代可追溯至明末清初的红漆碗。

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曹业宬

碗的表面保留着数十层叠加的漆层,较厚的红色漆层之间夹着一层薄薄的黑色漆层。曹业宬发现,这层黑色漆层实际上发挥着“深度标尺”的作用,帮助雕刻者判断下刀深度,避免刻到碗胎。

这层黑色漆层是有意识的雕刻策略的一部分,也保存下了工匠如何工作的痕迹。曹业宬更广泛的研究关注的是:当文字记录几乎没有留下这些工匠的身影时,物质遗存还能告诉我们什么。

他的研究重点之一,是工匠在工作过程中留下的偶发痕迹,包括涂鸦、非正式题记、随手刻画和人物草刻等。曹业宬在项目报告中写道,留下这些痕迹的工匠,在文字和官方历史记录中“几乎没有留下任何踪迹”。

他强调,这些痕迹为了解那些建造、装饰和维护中国古代重要建筑与器物的人,提供了一个“罕见而直接的窗口”,让研究者得以窥见他们更为日常、非正式的思考与创造活动。

为研究这些痕迹,曹业宬将传统艺术史研究与科学分析结合起来。X射线荧光分析可以提供颜料和材料成分的信息,而X射线成像则能够揭示隐藏在器物表面之下的痕迹和结构。

在资助期内,曹业宬先后前往中国、日本和北美的七家机构开展一手研究。昆杜学生也参与了其中部分工作,包括博物馆研究、协助操作X射线荧光仪器,以及整理和初步解读科学数据。

曹业宬目前正在准备相关期刊论文,早期研究成果也已融入他在昆杜开设的HIST 301 Arts of China课程。

把家谱变成数据

对政治经济学助理教授李佩源来说,历史证据带来的问题却完全不同:材料实在太多,不可能靠人工逐一处理。

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李佩源

中国家谱保存了跨越多代的家庭成员和亲缘关系信息。李佩源正在开发一套系统,将光学字符识别技术与经过微调的大语言模型结合起来,把这些历史资料转化为结构化数据。

团队目前已经收集了2万册家谱,另有2.5万册正在获取中,预计最终语料库规模将达到约4.5万册。首批100册已经完成处理,并被用于后续模型训练和验证。

但要把这些资料真正转化为可靠的数据,人的判断依然不可或缺。

四名昆杜本科生参与设计了适用于不同家谱版式的标注模板,人工修正光学字符识别结果,并核查人工智能提取出的姓名、日期、亲属关系以及身份或等级信息。他们还参加每周的复盘会议,识别反复出现的问题,不断完善数据提取流程。

这些工作已经开始催生新的研究。2026届本科生周昱嘉以这一数据集作为标志性成果项目的实证基础。同为2026届的盛况也正在与李佩源合作,利用这些数据研究性别在长期代际传递中的作用。部分提取数据已经用于一篇论文,该论文目前已获Journal of Economic History有条件接收。

李佩源表示,昆杜的暑期研究资助“对于启动这个项目至关重要,否则这些工作可能需要分散在数年的学期中才能完成”。项目形成的数据和研究基础设施,未来还将用于晚期帝制中国的亲缘关系、社会流动和精英再生产等问题的进一步研究。

从参与研究,到真正拥有问题

2026届本科生石笑明在数学副教授徐士鑫主持的一项无创血糖监测研究中发挥了核心作用。该研究关注葡萄糖如何进入汗液,以及离子和水的运动如何影响最终测得的汗液葡萄糖水平。

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徐士鑫

项目一方面建立了物质跨半透生物界面传输的理论框架,另一方面构建了更细致的汗液分泌数学模型,同时还形成了一套初步的汗液采集和葡萄糖监测流程。

石笑明参与了文献综述、模型构建、编程、数值模拟和结果解读等多个环节。他还与徐士鑫合作开发了一个多区室模型,用来描述离子、水和葡萄糖如何在汗腺不同区域之间运动。目前,基于这一模型的论文正在准备投稿。

随后,他又把这项研究带向了一个新的方向。

基于此前的建模和编程经验,石笑明提出了SciDynBench-R,用于评估预测科学系统随时间变化的模型。这一基准不再只看模型的数值误差,而是进一步考察模型能否捕捉具有科学意义的动态行为、在条件发生变化时是否仍然稳健,以及能否给出可解释的预测。

本科生也在数据与环境科学助理教授李祖传的海洋生物地球化学研究中承担了重要角色。2026届本科生徐千寻作为第一作者,在2025年神经信息处理系统大会(NeurIPS)发表了一项关于部分物理信息扩散模型的研究,用于重建海洋叶绿素浓度。该模型将已知的物理原理纳入重建过程。

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李祖传

另一名本科生胡怡文则作为第一作者,运用统计和机器学习方法估算海洋固氮水平。相关研究已投稿Journal of Geophysical Research: Oceans,同时也成为她的标志性成果项目。

2026届本科生黄千绘也在中文和表演研究助理教授郭冉(Kim Hunter Gordon)的19世纪中国武戏研究中承担了重要研究工作。她考察了演员谭鑫培、慈禧太后的戏曲赞助,以及“文武老生”这一角色的发展。“文武老生”指兼具道德庄重感与克制武艺表现的年长男性角色。她的分析直接推动了郭冉更大的研究项目,帮助识别武力权威在性别意义演变中的一个较晚阶段。

参与张坦铜纳米晶体实验的林忠立,也经历了类似的身份转变。他说,在这个项目之前,自己更多只是一个对科学充满好奇、喜欢做实验的人。这段经历让他学会,当答案尚不清晰时,如何继续与一个问题相处,并不断通过证据修正自己的理解。

“从对科学感兴趣,到真正觉得自己能够把一个科学问题当作自己的问题去研究,这种转变可能是我从这个项目中获得的最重要的东西。”

14个项目及主要成果

· 艺术与考古学助理教授曹业宬:“匠人之手:涂鸦、信笔与古代中国的闲逸心性”

一篇期刊论文正在撰写中,计划向2027年AAS-in-Asia会议提交报告提案;早期研究成果已融入HIST 301 Arts of China课程。

· 历史学副教授Titas Chakraborty:“印度早期殖民国家形成中的纳妾制度”

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Titas Chakraborty

已完成项目的档案资料收集,并于2026年7月前完成两篇论文初稿。相关研究还在学术会议上进行了报告,并帮助她成功申请到荷兰皇家艺术与科学院(KNAW)的 Faculty Fellowship,本学期开展相关研究。

· 中文和表演研究助理教授郭冉(Kim Hunter Gordon):“文与武:19世纪戏曲的舞台变迁”

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郭冉(Kim Hunter Gordon)

项目已形成一次国际学术会议报告、一项GCHINA 201课程教学单元,以及一项已完成的学生研究项目。一篇同行评审论文正在撰写中,相关研究也将继续纳入其长期书稿项目。

· 数学助理教授霍正辉:“复分析中算子的插值方法与映射性质”

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霍正辉

相关研究已在2025年多复变年度会议和2025年昆杜-上海交大联合研讨会上报告。一篇相关论文已经投稿,另一篇正在撰写中。

· 生物学助理教授Joohyun Lee:“镉耐受性的表观遗传调控:组蛋白去乙酰化酶2A在植物应激响应机制中的作用”

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Joohyun Lee

项目建立了标准化的镉胁迫实验条件,获得了可用于测序的实验材料,并确定IMA3为下一阶段重点验证的目标基因。团队正进一步推进机制研究并准备相关论文。共有7名学生参与核心研究工作,其中6人此后获得美国主要高校博士项目录取,并获得全额学费和生活津贴资助。

· 政治经济学助理教授李佩源:“利用微调的大型语言模型进行中国家谱数据的智能提取”

项目建立了一套标注框架,并持续扩充家谱语料库。目前已收集2万册家谱,另有2.5万册正在获取中,首批100册已完成处理,用于模型训练和验证。提取的数据已经用于一篇目前获Journal of Economic History 有条件接收的论文。项目还支持了学生标志性成果项目以及一项师生合作研究。

· 数据与环境科学助理教授李祖传:“探索重建海洋呼吸作用的机制”

徐千寻作为第一作者,在NeurIPS 2025发表了利用部分物理信息扩散模型重建海洋叶绿素浓度的研究。胡怡文作为第一作者开展了一项利用统计与机器学习方法估算海洋固氮的研究,目前已投稿JGR-Oceans,同时也成为她的标志性成果项目。另有一项关于海洋掩码自编码器的研究已经投稿NeurIPS。

· 媒体助理教授梁凡:“个人隐私的困境:数字时代的隐私担忧、怀疑与管理”

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梁凡

相关研究已在南非开普敦举行的第76届国际传播学会年会上报告,一篇论文已经投稿Information, Communication & Society。

· 化学助理教授刘瑞:“通过超快质子耦合电子转移(PCET)实现光酸/碱触发的红光或近红外光激发的酮基和酰胺基自由基生成”

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刘瑞

项目的一篇论文已发表于Scientific Reports第16卷,文章编号26703(2026);第二篇论文已被Molecules接收。项目还形成了一个包含1,437个分子的公开数据集及可复现代码,以及用于分子设计和光谱预测的 BeyondPhoton软件和网络平台。

· 政治理论副教授Rasoul Namazi:“艾哈迈德·法尔迪德(Ahmad Fardid)的政治思想:档案研究”

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Rasoul Namazi

Namazi查阅并研究了与Fardid巴黎求学经历相关的档案资料,并发现了一些据其所知此前尚未被相关研究使用的证据。该项目已推动一篇论文获邀修改后重新提交,同时还支持了一篇正在撰写的书稿章节和两次国际学术会议报告。

· 政治学助理教授Lie Philip Santoso:“观念的转变:政党合作在塑造政策偏好中的作用”

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Lie Philip Santoso

项目成果包括一篇发表于Comparative Political Studies的论文。相关研究还曾在澳门大学、香港大学、苏州大学以及昆杜社会科学Brown Bag系列活动中进行报告。

· 心理学助理教授王珊:“基于计算建模对快速运动控制老化机制的研究”

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王珊

项目推动了一篇关于双步骤到达动作中年龄相关衰退的论文发表于 Psychology and Aging。另一篇关于年龄相关快速运动调整差异的论文正在撰写中。

· 数学副教授徐士鑫:“用于无创血糖监测的汗腺功能数学模型”

项目推动一篇论文发表于Journal of Computational Physics。另有两篇论文正在准备或修改中,其中包括关于汗腺动态多区室模型的研究,以及由学生主导提出的SciDynBench-R基准。

· 材料科学助理教授张坦:“可持续合成纳米晶体的新型催化策略”

项目已完成两篇期刊论文,其中包括发表于Inorganic Chemistry、研究氯离子催化铜纳米晶体合成的论文;另有三篇论文或综述正在推进中。相关研究在两场化学学术会议上进行了口头报告,Inorganic Chemistry论文还获选在该期刊封面得到特别展示。

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