新加坡南洋理工大学化学系全奖博士招生 | Prof. Goto

导师简介

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教授是南洋理工大学（NTU）化学、化学工程与生物技术学院（CCEB）的全职教授，现任日本触媒化学教授。教授于日本京都大学工程学院高分子化学系完成了完整的学术训练，分别于1996年、1998年和2001年获得学士、硕士和博士学位。他的学术生涯始于京都大学化学研究所，历任讲师（2001年）、助理教授（2002-2010年）和副教授（2010-2015年）。2015年，后藤教授加入南洋理工大学物理与数学科学学院（SPMS）化学与生物化学部（CBC），先后担任副教授（2015-2020年）和教授（2020-2022年），并于2022年转至化学、化学工程与生物技术学院任教至今。

在学术行政方面，后藤教授曾担任南洋理工大学化学与生物化学校长讲座教授（2019-2021年），并曾任化学与生物化学部副主任（研究生教育与研究）（2017-2021年）和物理与数学科学学院助理主席（研究生教育与研究）（2018-2021年）。

研究领域

在研究方面，教授的兴趣主要集中在以下几个方向：

1. 聚合物的可控合成技术：教授是可控自由基聚合（Controlled Radical Polymerization, CRP）领域的权威专家，特别是在非过渡金属催化的可控自由基聚合（Non-Transition Metal Catalyzed Controlled Radical Polymerization, NTMC-CRP）方面做出了开创性贡献。他开发的可逆络合介导聚合（Reversible Complexation-Mediated Polymerization, RCMP）技术，采用有机催化剂替代传统的过渡金属催化剂，实现了聚合物分子量、分子量分布和端基官能团的精确控制，同时避免了重金属污染问题。
2. 新型聚合方法的开发：教授致力于开发新型聚合方法，如固相自由基聚合、光催化聚合等，并探索其在新型材料制备中的应用。他开发的卤素键辅助的固相自由基聚合技术，为预成型功能性聚合物材料的制备提供了新途径。
3. 高级聚合物材料的创造：教授利用结构可控的聚合物设计和合成各种功能性材料，包括刺激响应性嵌段共聚物、自组装纳米材料、可降解和可回收聚合物、金属离子吸附材料等。这些材料在环境保护、生物医学、能源存储等领域具有广泛的应用前景。
4. 生物质聚合物的开发与应用：教授近年来还关注木质素等生物质资源的高值化利用，通过开发新型聚合技术，将生物质转化为高附加值聚合物材料，为实现可持续发展提供技术支持。

研究分析

1: "One-Pot Reversible Complexation-Mediated Polymerization (RCMP) from Benzylic Alcohols for Facile Access to Polymer-Grafted Lignin"

发表在《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）上（2023年）

论文介绍了一种一锅法可逆络合介导聚合（RCMP）技术，利用苄基醇作为起始点实现聚合物与木质素的接枝。木质素是生物质中含量仅次于纤维素的天然聚合物，但其复杂的结构和低反应性限制了其高值化利用。该研究首次实现了从木质素中的苄基醇结构直接引发RCMP，无需预先官能团化，大大简化了聚合物接枝木质素的合成过程。研究表明，该方法可以高效地在木质素表面接枝各种功能性聚合物，制备的木质素-聚合物复合材料展现出优异的物理化学性能和可加工性，为木质素的高值化利用开辟了新途径。

2: "2D Conjugated Microporous Polyacetylenes Synthesized via Halogen-Bond-Assisted Radical Solid-Phase Polymerization for High-Performance Metal-Ion Absorbents"

发表在《自然通讯》（Nature Communications）上（2023年）

文章报道了一种通过卤素键辅助的自由基固相聚合方法合成二维共轭微孔聚乙炔的新技术，并将其应用于高性能金属离子吸附。该研究首次利用卤素键相互作用预组织单体分子，形成具有特定排列的晶体，然后通过固相自由基聚合反应，成功合成了具有规则二维结构的共轭微孔聚合物。这种材料展现出优异的金属离子吸附性能，特别是对重金属离子（如铅、汞等）的选择性吸附，吸附容量和速率均优于传统吸附材料。这一研究不仅提供了一种合成二维共轭聚合物的新策略，也为水污染治理提供了高效材料。

3: "Synthesis of degradable and chemically recyclable polymers using 4, 4-disubstituted five-membered cyclic ketene hemiacetal ester (CKHE) monomers"

发表在《化学科学》（Chemical Science）上（2021年）

论文介绍了使用4,4-二取代五元环酮缩醛酯（CKHE）单体合成可降解和化学可回收聚合物的创新方法。塑料污染是当今世界面临的严峻环境挑战，开发可降解和可回收聚合物材料是解决这一问题的关键。该研究设计了一种新型CKHE单体，通过自由基聚合得到主链含有酯键的聚合物，这些酯键可在特定条件下水解，实现聚合物的降解和回收。重要的是，回收的单体可以重新聚合，形成循环利用体系。该研究为设计环境友好型聚合物材料提供了新思路，对于推动塑料循环经济具有重要意义。

4: "Solid-Phase Radical Polymerization of Halogen Bonding-Based Crystals and Applications to Pre-Shaped Polymer Materials"

发表在《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）上（2020年）

文章首次报道了基于卤素键晶体的固相自由基聚合及其在预成型聚合物材料中的应用。传统的聚合反应通常在溶液或熔融状态下进行，难以保持预定形状。该研究利用卤素键相互作用构建晶体单体，通过热或光引发的固相自由基聚合，实现了在保持形状的同时完成聚合反应。这种方法可以直接从单体晶体制备形状预定的聚合物材料，避免了传统成型过程中的能源消耗和形状变形。研究还展示了这种方法在微结构聚合物材料和功能性聚合物膜制备中的应用，为高分子材料加工提供了新策略。

5: "Temperature-Directed Micellar Morphological Transformation Using CABC-Block Copolymers and its Applications in Encapsulation and Hidden Segment"

发表在《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）上（2020年）

文章介绍了使用CABC-嵌段共聚物实现温度诱导的胶束形态转变及其在包封和隐藏片段中的应用。刺激响应性聚合物材料在药物递送、传感和智能材料等领域具有广泛应用。该研究设计并合成了具有复杂拓扑结构的CABC四嵌段共聚物，实现了温度控制下的可逆胶束形态转变，从球形胶束到柱状胶束再到囊泡的可控转变。这种形态转变可用于温度触发的药物释放和信息隐藏，展示了复杂嵌段共聚物在智能材料领域的潜力。该研究为设计高级刺激响应性材料提供了新思路。

6: "Polymerization-Induced Self-Assembly of Amphiphilic Block Copolymers via Non-Transition Metal Catalyzed Reversible Deactivation Radical Polymerization"

发表在《宏观分子快速通讯》（Macromolecular Rapid Communications）上

论文探讨了通过非过渡金属催化的可逆失活自由基聚合实现两亲性嵌段共聚物的聚合诱导自组装（PISA）。PISA是近年来备受关注的纳米材料制备技术，可在一步反应中同时完成嵌段共聚物合成和自组装。该研究首次将教授开发的非过渡金属催化的可控自由基聚合技术应用于PISA过程，成功制备了各种形态（球形胶束、蠕虫状胶束、囊泡等）的纳米粒子，且整个过程无重金属污染。与传统PISA相比，该方法环境友好、反应条件温和，为绿色纳米材料制备提供了新选择。研究还展示了这些纳米材料在药物递送和催化等领域的潜在应用。

项目分析

1: "聚合物的可控合成与新型高分子材料的创造"

这是教授的核心研究项目，聚焦于开发新型聚合技术和功能性高分子材料。项目涉及多个研究方向，包括非过渡金属催化的可控自由基聚合（NTMC-CRP）技术开发、固相聚合新方法探索、刺激响应性聚合物设计等。在NTMC-CRP技术方面，教授团队开发了可逆络合介导聚合（RCMP）和有机碘催化聚合等绿色聚合方法，实现了聚合物分子量和分子结构的精确控制，同时避免了重金属污染。在材料应用方面，项目开发了温度响应性嵌段共聚物、自组装纳米材料、共轭微孔聚合物等功能性材料，并探索了它们在药物递送、环境治理、能源存储等领域的应用。该项目不仅推动了高分子合成方法学的发展，也为解决实际问题提供了创新材料解决方案，展现了基础研究到应用转化的完整创新链。

2: "使用非过渡金属催化的可控自由基聚合开发电池应用的分散剂和生物质分散剂"

该项目针对电池技术和生物质利用中的实际需求，开发新型分散剂材料。在锂离子电池和其他先进电池技术中，电极材料的均匀分散对电池性能至关重要。教授团队利用NTMC-CRP技术，设计并合成了具有特定结构的嵌段和梳状共聚物作为电极材料分散剂，显著改善了电极浆料的稳定性和均匀性，提高了电池的能量密度和循环稳定性。在生物质领域，项目开发了针对纤维素、木质素等生物质的高效分散剂，促进了生物质在各种溶剂和基质中的分散和加工，为生物质的高值化利用提供了技术支持。该项目展示了高分子科学在能源和可持续发展领域的应用潜力，将基础聚合技术转化为解决实际问题的工具。

3: "木质素-聚合物复合材料的商业化"

这是教授面向应用的重要项目，旨在将木质素-聚合物复合材料技术推向市场。木质素是造纸工业的主要副产品，全球年产量超过5000万吨，但大部分被作为低值燃料使用，资源利用效率低。该项目基于教授开发的从苄基醇一锅法RCMP技术，建立了木质素-聚合物复合材料的规模化制备工艺，并针对不同应用场景优化了材料配方和性能。项目开发的木质素-聚合物复合材料在多个领域展现出应用潜力，如生物基塑料、高性能粘合剂、阻燃材料和活性炭前体等。项目还与工业伙伴合作，进行技术转移和产品开发，推动研究成果的商业化应用。这一项目不仅促进了生物质资源的高值化利用，也为减少塑料污染和发展循环经济提供了新思路。

研究想法

1. 智能响应性木质素-聚合物复合材料的开发

研究背景：教授在木质素-聚合物复合材料领域已有深入研究，特别是通过一锅法RCMP技术实现了聚合物与木质素的接枝。然而，目前的研究主要集中在改善木质素的物理化学性能和可加工性，尚未充分探索智能响应性木质素复合材料。

创新立意：

• 设计并合成具有多重刺激响应性（如温度、pH、光、电场等）的聚合物链，通过RCMP技术接枝到木质素表面，制备智能响应性木质素-聚合物复合材料
• 研究不同刺激条件下复合材料的形态变化、表面性质变化和功能响应特性
• 探索这类智能材料在可控药物释放、智能传感、自修复材料和可切换催化剂等领域的应用

2. 基于卤素键固相聚合的三维打印功能性聚合物材料

研究背景：教授开发的卤素键辅助固相自由基聚合技术为制备预成型聚合物材料提供了新途径。将这一技术与三维打印结合，有望开发新型增材制造工艺。

创新立意：

• 设计含卤素键的可打印单体墨水，通过三维打印技术精确沉积，形成具有特定形状的单体结构
• 通过热或光引发的固相聚合，将打印的单体结构原位转化为聚合物材料，保持精确的三维结构
• 探索不同单体组合和打印参数对材料性能的影响，优化工艺条件
• 开发具有特定功能（如导电、催化、吸附等）的三维打印聚合物器件，用于电子、能源和环境等领域

3. 可生物降解电池电极粘结剂的设计与应用

研究背景：教授在可降解聚合物和电池分散剂两个领域都有研究。随着电池使用量增加，电池回收和环境问题日益突出，开发可生物降解的电池组件具有重要意义。

创新立意：

• 基于教授开发的4,4-二取代五元环酮缩醛酯（CKHE）单体，设计并合成具有良好粘结性能的可降解聚合物
• 研究这类聚合物作为锂离子电池或钠离子电池电极粘结剂的性能，优化材料组成和结构
• 探索电池使用后聚合物的降解条件和降解产物，评估环境友好性
• 建立基于可降解粘结剂的电池回收新工艺，提高金属回收率和环境安全性

4. 光催化非过渡金属可控自由基聚合的开发与应用

研究背景：教授在非过渡金属催化的可控自由基聚合（NTMC-CRP）领域有深入研究。将光催化与NTMC-CRP结合，有望开发更高效、更精确的聚合技术。

创新立意：

• 设计新型光催化体系，结合有机光催化剂和有机碘化合物，实现光控制的可逆络合介导聚合（Photo-RCMP）
• 研究光强度、波长和脉冲频率对聚合动力学和聚合物结构的影响
• 利用光掩模技术，实现聚合物在空间上的精确图案化和微结构控制
• 开发基于Photo-RCMP的3D打印技术，制备复杂结构的功能性聚合物材料

申请建议

1. 学术背景与专业知识准备

• 强化高分子化学基础：系统学习高分子化学的核心课程，包括高分子合成、物理化学、高分子表征和高分子物理等。特别关注自由基聚合机理、活性聚合技术和聚合物结构与性能关系等知识点，这是教授研究的理论基础。
• 掌握有机合成技能：教授的研究涉及单体设计和有机催化剂合成，申请者应具备扎实的有机合成基础，熟悉常见的有机反应和合成路线设计。了解碳-碳键形成反应、官能团转化和保护基化学等内容。
• 学习材料表征技术：熟悉聚合物表征的主要方法，如凝胶渗透色谱(GPC)、核磁共振谱(NMR)、红外光谱(IR)、热分析(DSC/TGA)、电子显微镜(SEM/TEM)和X射线衍射(XRD)等。能够独立完成实验数据分析和解释。
• 跨学科知识拓展：教授的研究跨越多个领域，申请者应适当拓展相关学科知识，如生物质化学、电池技术、环境科学和材料科学等，以便更好地理解和参与交叉领域研究。

2. 研究经验与技能培养

• 参与相关领域的研究项目：尽可能在高分子合成、功能材料或相关领域开展本科/硕士研究工作，积累实验经验和研究技能。如果没有直接相关的研究经历，也应强调自己在化学合成、材料表征或其他相关领域的研究经验。
• 掌握实验室安全操作规程：高分子合成实验涉及多种化学试剂和设备，申请者应熟悉实验室安全规范，包括化学品处理、设备操作和废弃物管理等。
• 提升文献阅读和分析能力：系统阅读教授的研究论文，深入理解其研究思路、实验方法和创新点。同时关注该领域的最新进展和研究热点，培养科学思维和问题意识。
• 培养数据分析和科学写作能力：练习实验数据的处理和分析，提高科学论文写作能力，尝试撰写研究报告或小型综述，为未来的研究工作打下基础。

3. 申请材料准备策略

• 针对性研究计划撰写：基于对教授研究的深入了解，撰写具体、可行且有创新性的研究计划。研究计划应与教授的研究方向紧密相关，同时展示自己的独立思考能力。可以选择前文提出的创新研究方向之一，进行深入思考和具体设计。
• 突出相关经验和技能：在个人陈述中强调与教授研究相关的学术背景、研究经验和技能，特别是在高分子合成、材料表征或相关应用领域的经验。如果有发表的论文或参与的项目与教授的研究方向相关，应重点突出。
• 表达明确的研究兴趣：清晰表达对教授研究领域的兴趣和理解，特别是对非过渡金属催化的可控自由基聚合、固相聚合或功能性高分子材料等研究方向的关注。避免泛泛而谈，应展示对具体研究问题的思考。

4. 联系和面试准备

• 提前与教授建立联系：在正式申请前，通过电子邮件与教授联系，简要介绍自己的背景和研究兴趣，询问实验室的研究机会。邮件应简洁明了，表达对其研究的了解和兴趣，并附上简历和代表性研究成果。
• 准备专业领域问题：面试前，准备关于教授研究的具体问题，如RCMP的反应机理、固相聚合的优势与挑战、功能性材料的应用前景等。这些问题应体现对其研究的深入理解和思考。
• 预想研究提案演示：准备一个简短的研究提案演示，包括研究背景、问题定义、实验设计和预期成果等。提案应具有创新性，同时与教授的研究方向相符合。

5. 差异化竞争策略

• 技术专长差异化：确定自己在特定领域或技术上的专长，如有机合成、聚合物表征、计算模拟或特定应用领域的知识，并强调这些专长如何为教授的研究带来新视角或互补能力。
• 跨学科背景优势：如果具有跨学科背景（如化学与材料科学、化学与生物学等），强调这种背景如何有助于推动教授研究的交叉领域发展，如生物质利用、生物医学材料或环境应用等。

博士背景

Benzene,化学化工学院博士生，专注于有机合成化学和绿色化学研究。擅长运用计算化学和人工智能辅助设计方法，探索新型催化剂和环境友好型合成路径。在研究光驱动CO2还原制备高附加值化学品方面取得重要突破。曾获国家奖学金和中国化学会优秀青年化学家奖。研究成果发表于《Journal of the American Chemical Society》和《Angewandte Chemie》等顶级期刊。