生物島實(shí)驗(yàn)室研究員趙蒙以“排除法”開啟科研生涯,從被動(dòng)選擇到主動(dòng)創(chuàng)新,在跨學(xué)科探索中走出獨(dú)特路徑;突破材料學(xué)局限,涉及工具研發(fā),將微納技術(shù)應(yīng)用于生命科學(xué);心懷教育理想,創(chuàng)立科技公司,以“微流控芯片”革新實(shí)驗(yàn)教學(xué),將復(fù)雜實(shí)驗(yàn)濃縮于方寸之間,惠及萬千學(xué)子……

在排除中尋找自我興趣

2007年,趙蒙的學(xué)術(shù)研究生涯始于清華大學(xué)材料學(xué)專業(yè)。與多數(shù)同齡人不同,他的專業(yè)選擇并非源于對(duì)特定領(lǐng)域的熱忱,而是通過“排除法”得出的最優(yōu)解。

“當(dāng)時(shí)的選擇是基于排除法。”趙蒙向記者解釋道,“我很難準(zhǔn)確預(yù)判自己未來5到10年會(huì)對(duì)什么產(chǎn)生興趣,更難預(yù)測(cè)哪些領(lǐng)域未來會(huì)成為熱門。但我可以排除那些明確不想做的事情,從而找到適合自己的方向。”

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在選擇專業(yè)時(shí),當(dāng)時(shí)熱門的建筑與計(jì)算機(jī)專業(yè)首先被他排除在外?!拔覍?duì)編程提不起興趣,也不擅長(zhǎng)繪圖?!壁w蒙坦言。經(jīng)過一番篩選,兼具理論基礎(chǔ)與實(shí)踐價(jià)值的材料學(xué)成為他的最終選擇。這個(gè)看似被動(dòng)的決定,卻意外地為他打開了科研世界的大門。

趙蒙的本科、碩士、博士都是在清華園里度過,他不僅專注學(xué)業(yè),也保持著豐富多彩的課外生活?!俺?、足球是我一直以來的愛好?!壁w蒙熱愛唱歌,是校合唱團(tuán)的成員;綠茵場(chǎng)上也常見他的身影,足球這項(xiàng)從初中就堅(jiān)持至今的運(yùn)動(dòng),雖因工作繁忙有所減少,但始終是他生活中不可缺少的調(diào)劑。

除了唱歌和足球,趙蒙更是一度“沉迷”推理?!按髮W(xué)時(shí),我?guī)缀踝x完了圖書館所有的推理小說?!碧崞疬@段往事,趙蒙眼中仍閃爍著興奮的光芒。他不僅加入了學(xué)校的推理協(xié)會(huì),還與志趣相投的伙伴們一起創(chuàng)作劇本、設(shè)計(jì)密室游戲。令人稱奇的是,這項(xiàng)看似與專業(yè)無關(guān)的愛好,日后竟成為他工作中獨(dú)特的思維工具。

從“材料”轉(zhuǎn)向“工具”

科研突破往往始于研究工具的創(chuàng)新。在趙蒙看來,僅專注于材料本身的研究存在局限性,通過自主設(shè)計(jì)和開發(fā)新型測(cè)試工具可以更好地獲取獨(dú)特的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)真正的創(chuàng)新。

“雖然你是材料專業(yè),但是不能僅關(guān)注材料,必須想辦法尋找、創(chuàng)造或者探索別人沒有的新工具?!壁w蒙向記者坦言,博士期間的導(dǎo)師對(duì)他的影響頗深,導(dǎo)師當(dāng)時(shí)的一句話也成為他科研道路上的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn),促使趙蒙實(shí)現(xiàn)了思維的跨界,從材料制備到測(cè)試工具開發(fā),再到生命科學(xué)儀器創(chuàng)新的跨越。

“博士后合同是三年時(shí)間,但我大約兩年時(shí)間就完成了這個(gè)項(xiàng)目的內(nèi)容?!痹诤商m代爾夫特理工大學(xué)深造期間,趙蒙完成科研工作之余也沒有閑著,“當(dāng)時(shí)與同是清華大學(xué)的兩位前輩一起干了一些有意義的事?!?/p>

他們嘗試將原有的材料測(cè)試技術(shù)拓展至生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?!拔覀冏畛醯南敕ㄊ翘剿鬟@套技術(shù)在其他行業(yè)的應(yīng)用潛力?!壁w蒙回憶道,“經(jīng)過深入討論,決定向生物實(shí)驗(yàn)方向試驗(yàn)轉(zhuǎn)型。”自此,這個(gè)由三人組成的創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)開始運(yùn)行,既投入自有資金,也積極尋求外部資源支持。

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從2018年底到2019年,趙蒙開始將材料測(cè)試工具創(chuàng)新性地應(yīng)用于細(xì)胞研究領(lǐng)域。 經(jīng)過近一年的潛心研發(fā),團(tuán)隊(duì)在2019年成功研制出一款完全原創(chuàng)的細(xì)胞研究工具。 而這款原創(chuàng)設(shè)備的誕生,不僅證明了跨學(xué)科技術(shù)轉(zhuǎn)移的可能性,也為后續(xù)的科研儀器開發(fā)奠定了重要基礎(chǔ)。 這段創(chuàng)業(yè)經(jīng)歷雖然規(guī)模不大,卻也為趙蒙后來在生物島實(shí)驗(yàn)室的工作積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

產(chǎn)教融合,科教融匯

2019年,趙蒙回國選擇就職于生物島實(shí)驗(yàn)室,從事著新型診斷技術(shù)器件與系統(tǒng)、電浸潤(rùn)數(shù)字微流控芯片、器官芯片等領(lǐng)域的研發(fā)與應(yīng)用,也取得了豐碩的研究成果。

不得不提的是,2024年,趙蒙在廣州創(chuàng)立了楨知實(shí)驗(yàn)室科技有限公司,開啟了一段科研與教育深度融合的創(chuàng)新探索?!爱?dāng)前學(xué)校教育內(nèi)容與產(chǎn)業(yè)需求之間存在顯著的時(shí)間差,而一項(xiàng)前沿技術(shù)從研發(fā)到初創(chuàng)公司應(yīng)用往往只需要3到5年,而走進(jìn)課本和教室卻可能需要10到20年?!闭腔趯?duì)教育現(xiàn)狀的深刻洞察,趙蒙決心在科研與教育之間架起一座橋梁。

“在科研過程中,我們同樣需要依據(jù)現(xiàn)象來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)驗(yàn)證我們?cè)O(shè)計(jì)的原理是否正確,而我們正是通過這種不斷逼近的方式去解決科學(xué)問題。其中涉及分離變量和設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn),其邏輯與推理的邏輯是相通的。因此,推理與科學(xué)研究的底層邏輯密切相關(guān)。”

創(chuàng)業(yè)初期,帶著自己的獨(dú)特理念與科學(xué)教育產(chǎn)品,趙蒙帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)走進(jìn)中小學(xué)校園。他們研發(fā)的“微流控芯片”實(shí)驗(yàn)室,將傳統(tǒng)需要專業(yè)場(chǎng)地的化學(xué)實(shí)驗(yàn)濃縮在一個(gè)手掌大小的芯片上,讓學(xué)生們能夠直接觀察微觀世界的流體運(yùn)動(dòng)。這種創(chuàng)新不僅大幅降低了實(shí)驗(yàn)成本,更突破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的空間限制?!拔覀?cè)O(shè)計(jì)的課程更重視探索過程而非驗(yàn)證結(jié)果,學(xué)生需要自主設(shè)計(jì)芯片流道,并通過編程控制液體運(yùn)動(dòng)。這才是科學(xué)思維培養(yǎng)的關(guān)鍵?!壁w蒙強(qiáng)調(diào)這種教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變。

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隨著項(xiàng)目的深入,趙蒙團(tuán)隊(duì)不斷優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì),控制科研設(shè)備成本,降低使用門檻?!爸挥袑?shí)現(xiàn)規(guī)模化,才能真正讓科技教育惠及每個(gè)學(xué)生?!痹谮w蒙看來,科技教育的終極目標(biāo)就是要實(shí)現(xiàn)普惠。為此,他們?yōu)閷W(xué)校提供從硬件設(shè)備到軟件平臺(tái),再到課程內(nèi)容的完整解決方案,開創(chuàng)了產(chǎn)教融合的新模式。

而這些努力也不斷結(jié)出豐碩的成果。以EWOD5.0微液滴操控系統(tǒng)為代表的芯片實(shí)驗(yàn)室系列產(chǎn)品,利用微流控芯片技術(shù)將復(fù)雜的生物、化學(xué)實(shí)驗(yàn)濃縮至桌面系統(tǒng)中,為青少年科學(xué)教育提供了全新可能。該系列產(chǎn)品不僅榮獲2024年第12屆澳門國際創(chuàng)新發(fā)明展金獎(jiǎng)和特區(qū)紀(jì)念獎(jiǎng),更在粵港澳地區(qū)開展了各類科普活動(dòng),獲得了廣泛好評(píng)。

個(gè)人簡(jiǎn)介

趙蒙,民盟盟員,清華大學(xué)材料學(xué)院學(xué)士、博士,荷蘭代爾夫特理工大學(xué)博士后和客座研究員;2019年全職加入生物島實(shí)驗(yàn)室,現(xiàn)任研究員,獨(dú)立PI,微納技術(shù)研發(fā)中心主任;長(zhǎng)期從事材料與生命科學(xué)領(lǐng)域研究工作,致力于將微納技術(shù)與生命科學(xué)前沿問題相結(jié)合,利用微流控、微芯片、微納尺度材料等,為生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)以及生命科學(xué)研究提供更靈敏、更便捷、更智能的解決方案;在數(shù)字微流控、器官芯片以及原位探測(cè)等領(lǐng)域具有豐富經(jīng)驗(yàn);主持和參與多項(xiàng)國家級(jí)、省部級(jí)重點(diǎn)科研項(xiàng)目,累計(jì)經(jīng)費(fèi)超過1500萬元;發(fā)表學(xué)術(shù)論文40余篇,累計(jì)被引超過1700次;累計(jì)申請(qǐng)專利40余項(xiàng),形成多款以微器件和微芯片為核心的醫(yī)療器械、科研工具以及儀器產(chǎn)品。此外,趙蒙積極參與青少年科普和科學(xué)教育事業(yè),開展各類科普活動(dòng)數(shù)十場(chǎng),受眾超萬人。他在生物島實(shí)驗(yàn)室的支持下成立廣州楨知實(shí)驗(yàn)室科技有限公司,專注于通過前沿技術(shù)的引入,為科學(xué)教育和職業(yè)技能培訓(xùn)提供硬件、軟件、內(nèi)容一體化的全新解決方案。

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廣東科技報(bào)社融媒體中心出品

記者 | 陀艷

圖片 | 受訪者提供

審核 | 馮海波 劉肖勇