在新材料学院副教授郑家新的眼中，锐意创新、包容开放，勇立时代潮头是深圳这座城市的独特魅力。这种气质吸引着他怀揣开拓进取的精神来到气候宜人的鹏城，与这座朝气蓬勃、动感活力的城市同向而行，走在时代前沿，探索未知领域。

从博士后到出站成为教师，再到如今独立带领团队，角色的转换中，郑家新在科研与教学的路上始终奋进。于他而言，坐落在大湾区改革开放先行地的南国燕园已成为他扎根科研、开拓创新的精神家园。致力于功能材料（特别是能源材料、半导体材料与器件）计算模拟与设计，郑家新借助多学科交叉手段探索电池新材料的无限可能，于2018年深圳市自然科学一等奖，2020年深圳市青年科技奖，并在2021、2022年连续入选斯坦福发布的全球前2%顶尖科学家单榜。

与时代同频共振

近年来，全球新一轮科技革命和产业变革同我国进一步经济发展和产业升级形成了历史性交汇，为积极把握历史潮流主动、对接国家战略急需，北大深研院以“问题导向，南北联动，AI牵引，创新融合”为发展理念，提出了AI for Science（AI4S）战略。新材料学院作为其中一员，立足于自身材料科学领域，也在积极拥抱这一时代前沿的新兴科学范式。

“AI for Science（AI4S）战略实际上包含几个方面，比如AI for material science, AI for biology等。我所做的领域属于AI for material science，即使用最先进的AI技术和计算手段以加速新材料的研发。”得益于AI for material science的助力，郑家新通过科学大数据与人工智能技术处理多维、多模态的海量数据，引领新材料科研探索抵达传统研究无法触及的无人之境，成功突破多种复杂场景下的新材料学科发展难题。他表示，很庆幸自己能够与时代同频共振，身处在如此欣欣向荣的时代，更应踊跃投入科研的新潮流，发明新知、引领未来。

目前，围绕着AI4S的科研新范式转型，郑家新正集中于两个方向的技术攻关。一方面，AI与大数据技术的强大算力将助推新型材料的研发与性质预测，加速与优化传统科学研究探索模式。通过创新发展高通量计算、跨尺度计算、电声耦合等新的材料计算模拟方法，他将材料研发方式摆脱传统实验室制约，转向计算机模拟以提高研发效率。另一方面，AI4S将为复杂科学问题开辟新的解决路径，展现巨大的潜力与价值。例如，它通过物理驱动的机器学习方法，能够弥合微观与宏观尺度之间的代沟，实现对物理现象在微观到宏观的连续尺度上的仿真模拟与理论建构。郑家新表示，“材料是一个偏工程的学科，需要落到实处，希望AI4S的规划能够尽快落地，迅速地发展起来，未来能够为北大新工科、为粤港澳大湾区培养一批领袖人才。”

目前，郑家新开设了两门课程，材料计算与模拟和现代量子力学基础。他介绍道，材料计算与模拟主要培养学生运用计算机进行新材料研发，涉及材料计算与模拟的理论基础，以及如何使用程序实现开发。课程主要面向对材料仿真和AI方向感兴趣的同学。如能掌握这门技术，学生进行科研工作时将如虎添翼。就计算仿真领域而言，郑家新希望学生要熟悉本行业和领域的各种算法与程序并具有写代码的能力，因为材料研究经常需要结合AI手段。通过课程学习，学生可以打通学科壁垒，丰富知识体系，全面增强综合能力。

党的二十大报告中提到“加快建设教育强国、科技强国、人才强国”，同时强调了推动高等教育高质量发展。郑家新感慨当下是一个充满机遇与挑战的时代，对于科学家而言更是春天。在迈过了第一个百年奋斗目标——全面建成小康社会后，中国已步入全面建设社会主义现代化国家的新征程。在新的历史进程中，教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。同时，社会着面临碳达峰碳中和等能源、环境方面的问题与变革，也需要大量科技人才助力解决。撸起袖子加油干，风雨无阻向前进，是郑家新的奋斗信念。

产学结合，学以致用

郑家新非常注重学以致用、产学合作，致力于将自己的所学以及科研成果运用于实际产业之中。解决“卡脖子”的工业问题，也是他的一大兴趣所在。集中于新能源材料模拟与设计；材料计算方法开发；半导体物理性质、微纳电子器件仿真与设计等研究领域。

郑家新深耕电池材料领域近10年，为产业中的现实难题提供了切实可行的解决路径，并在与华为、宁德时代等行业龙头企业的合作中为工程技术的进步添砖加瓦。至今在Nature (2篇)/Nature Energy/Nature Commun.、Nat. Sci. Rev.、Chem、Acc. Chem. Res./J. Am. Chem. Soc./Nano Lett./J. Phys. Chem. Lett./ACS Energy Lett./Chem. Mater.、Adv. Mater./Adv. Energy Mater./Adv. Funct. Mater./Adv. Sci./Small、Nano Energy、NPG Asia Mater.等学术期刊上发表SCI论文150余篇（第一作者或通讯作者超过60篇）。其中封面论文8篇，ESI高被引论文4篇，1篇论文被科学网评为2015年国内自然科学领域最受关注的10篇论文之一。文章总引用9000余次（Google Scholar）。

“接地气”是郑家新课题组最大的特色之一。他的课题组现有14名成员，包含2名博士后，4名博士，7名硕士，1名研究助理。研究聚焦于电池材料，包括手机的消费电池，以及电动汽车里的动力电池。在电池材料方面，课题组通过计算模拟解决了一些关键的工程问题，得到了工业界的认可，也和许多企业保持着紧密的合作。依托于“电动汽车动力电池与材料国际联合研究中心”的平台和与宁德时代等业界领军企业的紧密合作，将前沿理论应用于电池充放电速度、能量密度、续航时间等“卡脖子”的产业现实制约问题，以实现“产学研”的紧密联动。

在教学方法上，郑家新关注理论与实践的结合。他认为，对于研究生而言重要的是学以致用，要将学到的知识应用于自己的科研中。在教学上，郑家新格外强调实践的重要性，会专门邀请行业专家为学生讲授课堂所学的知识在其领域上的应用。提到现代量子力学基础这门课，郑家新认为新材料学院的学生应当具备一定的量子力学基础，而由于本科专业的差异，一些同学不了解或尚未学习过量子力学，所以他特意开设了这门课程，便于学院的硕博研究生对量子力学方向的知识有一定了解，从而能够帮助其科研工作。

郑家新认为，对于新材料学院的学生而言，提出问题往往比解决问题更加关键，能够提出科学的问题是最重要的科研能力之一。解决问题包括查找文献、设计实验等专业步骤，这对于理工科学生来说是存在共性的；然而，提出问题对于材料专业的学生尤其重要，当下有很多同学在科研中找不到问题、找不到研究的有意义，或是不清楚自己的研究是否会得到有价值的结果。郑家新的解决方案很简单：建议同学们去了解产业。处于粤港澳大湾区的深圳，拥有上万家企业，比如电子信息行业、新能源行业、先进制造行业。这里有比亚迪、华为、大疆、腾讯等众多优秀企业，他建议学生利用课余时间进行实习、参观，多了解行业中存在的一些科学问题。

对于材料学科这门相对偏工程的学科而言，郑家新最大的建议是一定要跟产业相结合，做研究需要有依据、有根源，不脱离实际，仅仅阅读文献是不够的。在对行业尚未有长年累月的观察或是非常熟悉的了解的情况下，应当注重与实践相结合，在实践中了解当前这个行业，特别是在产业、工业上面临的困境或亟待解决的问题。他常强调，要去做“接地气”的研究，要用仰望星空的手段去解决“接地气”的科学问题，尤其是在深圳这座以工业为经济增长主引擎的城市。仰望星空的手段，是指利用一些非常前沿的技术，比如AI4S，这个前沿技术很多时候能很好地解决产业中的科学问题。

目前，北大深研院立足粤港澳大湾区，致力于建设北京大学“新工科”南方基地，积极服务国家战略与深圳创新密集型产业发展需求。粤港澳大湾区是中国经济最活跃、产业最活跃、科技最活跃的地区之一，而工科正需要工业与产业相结合，从工程需求中提炼基础科学问题，进而以科学促进工程建设，实现基础理论研究与新工科建设的相互耦合、双轮驱动，着力提高实验室科技成果转化和产业化水平。郑家新说道，对于新材料学院而言，培养此类工程型的人才也是教学目标之一。

保持开放心态，发挥主观能动性

高校里的研究大多会偏学术，郑家新鼓励同学们做出一些改变，发挥主观能动性，让自己多走出去，不要处于被动。由此他讲述了一个小故事：在他的课题组里，有一位学生初来乍到时比较迷茫，对课题没有信心。之后某天，这位学生通过一些途径了解到目前社会中的一些产业确实面临着锂电池正极材料、高镍层状正极材料的安全性问题，由此他意识到了自己研究的课题的价值，在此之后，这位同学积累经验领悟到只有在真正了解具体产业、企业的问题后，才能发现值得做的科学问题到底是什么，后来他也顺利地找到了自己的第二个课题。郑家新鼓励同学们要时刻保持开放的心态，多了解行业状况，不要将自己局限在一个小圈子或是学术领域里，更多的时候需要突破学术的约束，将头、触角伸到产业上，和产业上的人进行交流，多了解产业方面的报道，这样就会发现其实“黄金遍地都是”，有很多可供研究的问题。

他认为，实习是很重要的一个环节，而现在这个环节在研究生培养中，尤其是在理工科院系是比较缺失的，由于学术、科研压力较大，很多人没有意识到这个问题。郑家新鼓励课题组的学生在假期进行实习，实习对于科研是最好的辅助。通过实习，学生能够检验所学的知识，同时也可以在实习中发现科学问题，从而反馈于科研中。

在科研问题探讨之外，郑家新也十分关心学生的课外生活与心理健康。有空时，他会和学生一起运动，或和他们一起交流讨论近期的热点新闻、事件。他会定期组织团建，比如和学生们出去爬山、海边散步、一起吃饭，交流了解学生们的最新状况。此外，郑家新也经常和学生沟通了解他们在学业上、生活上的压力，或者遇到的其他烦恼，对未来的焦虑、职业规划等等。

“Never too late”，这是郑家新很喜欢的一句话，不管每个人现在在做什么、计划做什么，曾经失去过什么、遗憾过什么，永远不会晚，任何时候都是干事业的好时机。身处于一个科技的时代、专业化的时代，他希望同学们学好自己的专业、珍惜自己的专业，将来因自己的专业而自信。

文字：叶子昕、王雨润