George Whitesides --- The man who reinvents Chemistry

02-07

【未完成的工作】：

在視頻部分還有兩個視頻：「Whats the origin of life?」以及「Reinventing Chemistry」沒有總結。

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歡迎大家提些自己對George Whitesides工作的看法。集思廣益，希望能從中得到一些啟發，並運用到自己的科研當中。

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先擺出結論：

我認為George Whitesides最值得我們科研人員學習的地方在於：

對當下熱門領域有前瞻性的、獨到的見解，並能很快的進行自己的研究。不論是NMR，生物化學、自組裝、soft robotics、納米，Whitesides總能在恰當的時間focus到當下最hot的領域中，然後做出自己的貢獻。
Think big。從演講中我們可以了解George Whitesides十分喜歡思考big important problems。從這些huge problems當中可以觀察當前整個science的發展，以及還有那些地方需要被發展。以及哪些地方還沒有被探索到？（What else?）
Pasteur Quadrant。這是他一直強調的，我們應該做practical science。應該從解決社會的大問題入手，研究可以解決問題的science。再用這個science來解決問題。當然同時由於有了新的science，也可以促進基礎研究。
Commercialization。產業化（產品化）的重要性。作為一個化學家，我們的任務不光是製備新物質、找到新反應。如何將我們的知識做成產品並為社會解決問題。這種發現市場需求並能按需研製相應的產品的能力，我認為每一個科研工作者都要對自己進行培養。因為這才是真正未來的science。
綜合運用其他學科的知識來解決化學問題。例如用控制論的方法來研究live system。或者例如1993年運用Neural Networks來解決Pattern Recognition。（1993, Chemical Reviews, 93(8), 2583-2601）

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本文將以個人視角，來講述一下我眼中的George Whitesides教授。

首先先來看看幾個有趣的facts：

在Advanced Materials雜誌上發表了一篇名為《Whitesides Group: Writing a paper》的文章。教你怎麼寫文章（文章鏈接）
（合作）建立了超過12家企業，總市值超過200億美金【1】
2007年成為在世化學家中H-index最高的人（文章鏈接）
目前已發表1287篇文獻，且每篇文獻均有免費電子版可以下載（參見此鏈接）
2011年被評為在世最有影響力的化學家【1】
不光是化學家，還是發明家：目前至少發明134項專利（還是比MIT的Robert Langer差了一些，Langer有超過300項專利）。【1】
在哈佛大學擁有大約560平方米的實驗室。實驗室的宗旨是：『to fundamentally change the paradigms of science』。【1】（哈佛商學院HBS對此實驗室做過一篇報道，參見此鏈接）【如果有誰能下到此文獻，請發給我一份。私信給郵箱，謝謝！】
興趣超級廣泛，在個人主頁上是這麼寫的『Chemistry, materials science, biophysics, the role of water in biomolecular recognition, the hydrophobic effect, complexity and emergence, surface science, microfluidics, paper as a material, self-assembly, micro- and nanotechnology, healthcare for developing economies, catalysis, origin of life, dissipatice systems, soft robotics, rational drug design, simplicity, and infochemistry.』（鏈接在此）
納米大牛夏幼南的博士導師。（Angew. Chem. Int. Ed., 1998, 37, 550-575）

如果想詳細了解George Whitesides的生平以及他的學術成就與其他方面。【1】中的link已經十分詳細了，因此在此不再贅述這些『傳記』一樣的信息（例如生平、教育、獲得的獎、以及建立了哪些公司等）。

下面我重點想探討的是George Whitesides在演講（大多都在youtube上）以及其論文中的一些idea以及它們對我個人的啟示。希望也能帶給大家一些思考。或許，我們可以重新思考以下幾個問題：

什麼是科學？
什麼是研究？
它們的本質與作用究竟是什麼？

下面選擇了5個George Whitesides具有代表性的演講。並對演講的內容進行了分析與總結。

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一、在TED上的演講1：Toward a science of simplicity

在這個視頻當中Whitesides教授提出了兩個問題：「What is simplicity?」以及「What can simplicity bring to us?」。他給出的回答是，作為一個擁有simplicity的物體，必須滿足以下條件：（1）the function must be predictable and reliable （2）It has to be cheap （3）High performence (or high Value/Cost) （4）It can serve as building blocks and can be stackable. 接著給出了兩句諺語：

Albert Einstein. "Everything should be made as simple as possible, but not simpler."
de Saint-Exupery. "You know when youve achieved perfection in design not when you have nothing to add, but when you have nothing more to take away." 【這句話我覺得可以用在論文寫作上，當一篇論文被修改到不能再刪除信息的時候，這時整個的論文寫作就已經達到perfection了。】

最後還提出了一個做technology的終極目標：

How do we make things: (1) as simple as we can. (2) as cheap as we can (3) as functional as we can (4) as freely interconnectable as we can.

意思就是，如果我們製造出來了predictable, reliable, cheap and stackable的technology，在這個基礎上可以進行function的stacking，從而製造出新的一層simplicity。這麼不斷的simplicity stacked layer on layer的設計模式，最終可以帶領我們走向unimaginable territory. 在演講中以從transistor --> integrated circus --> cell phone --> internet這一個發展路線解釋了simplicity在社會中的用處。在演講中還描述了他自己做的paper-based diagnostics。這個技術在後面會進行詳細的敘述。

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二、在TED上的演講2：A lab the size of a postage stamp

這個演講應該上個演講之前（2009年TedXBoston）。裡面講了George Whitesides做的Paper-based diagnostic tool. 其中的原理很簡單，就是利用紙張的吸水性以及水在紙張中的擴散性質，運用將化學物質置於紙的表面，當水（或者urine）通過這些化學物質時，會顯示出相應的顏色。運用這些顏色和computer analysis，就可以給出一個roughly accurate的diagnostics了。其中的細節如果感興趣的可以去參考這幾篇文章：

Patterned Paper as a Platform for Inexpensive, Low-Volume, Portable Bioassays

Simple telemedicine for developing regions: camera phones and paper-based microfluidic devices for real-time, off-site diagnosis

Diagnostics for the developing world: microfluidic paper-based analytical devices

當然Whitesides課題組還做了許多Paper-based tools。詳細的資料可以參考他的個人網站。

我認為Whitesides最傑出的思想在於他所提出的問題，在本演講中，他提出了以下兩個問題：

How does one supply healthcare in a world in which cost is everything?
What is the cheapest diagnostic system you can make and get useful information, add function?

尤其是第二個問題，在演講中，Whitesides舉了一個例子：如果一種病的診斷需要十萬美金的儀器，那麼無論如何如何cut cost，也不可能達到low cost的地步。因此需要對診斷手法進行fundamentally change。這點與Elon Musk所說的First-Principle Thinking有異曲同工之妙。

在演講最後給出了兩個small stories:

他們使用Eggbreaker（打蛋器）與輸液管做成了一個小型的centrifuge，將它寫成文章後投稿，結果被拒稿。Whitesides很生氣，就給編輯打了個電話問「Whats going on? Hows that possible?"結果編輯很不好意思的說「Sorry, we only publish science.」。這時Whitesides十分義正言辭的說道：「We as a society need to think about what we value, if only papers in Phys. Rev. Lett. (PRL躺槍。。。), then we got a big problem."
提出了上一個演講中的問題"What is simplicity"。最後用一句非常non-polite的話結束了整個talk。「What is simplicity? Its impossibe to f**k it up!」。

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三、在DTU的演講：Soft Robotics (需翻牆）

開場白：「Everyone should have favorites.」並且說了「This talk is filled with movies.」（最後也確實給了好多好多的視頻，但為啥要這麼作報告呢？Whitesides給出了自己的原因：「This is for students who no longer read」。哈哈）

接著說了兩個favorite equations: （1）Maxwell Equation （2）2nd law of thermodynamics (entropy等等，畢竟Whitesides感興趣的是What is the origin of life?而life本身就是一個貌似違反熱力學第二定律的現象）

緊接著一口氣針對soft robotics提了三個問題：（1）What are they? （2）Who cares? （3）What to do with them? 之後開始闡述國家之間的競爭從最開始的黃金掠奪（西班牙對墨西哥），到人才的信息的競爭（Knowledge & Smart People）。關注的核心問題是一個國家的就業（Jobs）。Whitesides認為隨著現代工作效率的日益提高，每個崗位可創造的價值逐漸增加，因此目前為止就業市場的情況是：too many people and too little job needed。但隨著新技術的到來，可以解放一批原來處於低端勞動力的人民（例如洗衣機、洗碗機發明之前的工人們，現在可以用他們的智慧來創造new jobs）。但這需要machine和人類進行collaborative interaction。但是目前在這方面的進展還不是十分可觀。

接著提了另一個問題：How do human being and machines get along? Are they collaborative or competitative？Whitesides說按照他的理解，應該採取collaborative的方式，因為機器人可以輔助人類做一些人類無法完成的任務（畢竟人的生理條件是有限的）。

下面來看一個「non-collaborative way"：From Boston Dynamics (A "dog" throw a concrete rock)。從中可以發現現在的robots已經可以做到相當複雜的程度，其力量以及平衡感幾乎與人類相當。如果再加上人工智慧的「思想」，那麼未來會發展成什麼樣子？也許未來會出現一款機器，但已經分辨不出來它是否是machine或者是living creature了。是否會有pass turing test的東西？挺讓人期待的。

但是上面看到的視頻是屬於Hard robotics的範疇，但是如果想完成下面這個task的話，我們必須藉助「軟體」（soft material）的幫助才可以。看一個章魚（octopus）是如何從一個小洞中鑽出來的：Octopus escaping through a 1 inch diameter hole。soft material最大的有點在於它的形狀可以變化，這就保證了它既可以通過形變來完成某些特定工作（參見octopus），也可以承受blunt truma：soft robot在行走時不斷被Hammer錘。但是目前還不能低於刀滑（這應該屬於切向力，如果有錯誤歡迎指正）。

接著Whitesides做了一個設想：一個soft robots要進入一個小孔（例如門鎖），它可以先將自己「擠」進這個小孔，使自己發生形變，再在通過小孔後馬上復原形狀，進行某些task。這和目前很熱門的柔性材料（電極）非常類似。因此這樣的材料必須符合兩個要求：self-destruction & self-reforming。

我們現在絕大部分的products都屬於hard materials，形變能力很差。但是如果未來soft materials佔據絕大多數了以後，原來一些看似不可能的事情（例如將手機帶在手臂上），在未來將成為現實。Soft materials我認為會在未來大放異彩。也有一個視頻，將2016年稱為「The year of soft robotics」：2016, The year in soft robotics.

Whitesides課題組是在2011年進入soft robotics這個領域的，它們的第一篇此方面的文章是：Angew. Chem. Int. Ed., 2011, 50, 1890. （"Hand Gripper"）目前這方面工作的進展在這個鏈接上可以找到。

下面是和演講內容相關的一些視頻（不見得全部一樣，如果有興趣的可以直接看報告視頻）：

1. Hand Gripper（Large Adaptive Gripper - Soft Robotics)

2. 這是北航做的一些工作（Universal soft robotic gripper）

在講soft robotics不光在實際應用方面有巨大的前景，在基礎研究方面也能很好的促進其發展：主要是new mechanics；以及exploiting non-linearities（非線性相應）。非線性相應指的是在大微擾情況下物體的運動情況。比如上面的Hammer錘擊。

在演講中George Whitesides介紹了兩種不同的new mechanics【具體視頻請參見演講】：

Snap-through (bi-stable)
Beam Buckling in Elastomeric Beams

在介紹了What is soft robotics？Who cares？以後，下面開始介紹What to do with them？也就是Applications了。在Youtube或者其他中國視頻網站（例如優酷）上，有許多soft robotics相關的視頻，大家有興趣可以自行查看。

George Whitesides指出的四個重點發展方向分別為：

Soft Robotics, Inc. (Have collaboration with ABB)：做過food picking/packing, hand gripper等。如果有國外的童鞋或者可以翻牆的可以參見這個鏈接：Soft Robotics, Inc.
Biomimetics （Spider, Ant, Water Stride）
Life that never was。這是一個非常有趣的application。基本問題為：為什麼有些生命形式在漫長的時間演化中被淘汰了？其中的原因是什麼？我們如何將它們重現出來？演講中給了許多有趣的examples
Biomedicine

最後給出了一個Summary（為了體現原汁原味，下面全部用Whitesides的PPT中的原話）

(1) Soft robotics should do what other robots cant do. They are not competing with hard robots. But its more cheaper and more adaptable. Thats the advantage of soft robotics.
(2) "Collaboration" is very important.
(3) Advantages of soft robotics: Low cost, Light weight, Damage resistence
(4) Replace controls with properties of materials/actuation
(5) Non-linearities (e.g. "snap-through", "Beam-Buckling") in soft materials/strctures offer new opportunities in motion & machenics.
(6) Applications/Products focus the mind, surgery/rehabilitation/prostheses, agriculture (food picking/packing), search-and-rescue, single-use (Fukushima, because theyre very cheap. You wont have too much thought about them). Hazardous tasks (gripping)

在summary之後，George Whitesides又發表了一些自己的看法：

首先提出了問題：「Whats next？」對Robotics進行了展望：對新材料的製備、對新物理的探究等等。

接著給出了一幅圖（感覺這個圖George Whitesides非常喜歡，在許多演講中都用到了）：

George Whitesides自己最喜歡的研究方式是Pasteur這樣的。這種研究方法可以這麼進行理解：

Find a big problem in society which the science for solving it hasnt been developed --> Create the science --> Use the science to solve the problem.

還十分幽默的將左下角的這個quadrant稱為「university quadrant」

最後給出了4本書：

（1）The innovators dilemma

（2）The shareholder value myth

（3）The New Yorker. The distruption machine.

（4）The idea factor, Bell labs and the great american innovation

最後總結了從科學研究到產品生產的一套流程：

Science --> Invention (make a prototype) --> Development --> Product。但是如果沒有一個market（也就是沒有人care，沒有人write you a check的時候），即使做到了invention, development以及product也沒什麼用。因此如何找到一個market非常的重要。

在致謝當中，George Whitesides給出了這張圖：

（圖侵刪。。）

從中我們可以看到，為這個項目工作的人來自世界各地。這也是Whitesides認為未來大學應該有的樣子：「Find the brightest people, bring them together and get them up to speed. Then they will define the future.」

What a lecture！

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四、在Museum of Science中的公眾演講：George Whitesides on Nanotechnology（需翻牆）。題目是：Perspectives on Nanotechnology, Past, Present and Future

這個講座是一個系列講座中的一個。Museum of Science (in Boston)將它們做成了一個合集（點此鏈接）。

首先我們可以看一下這個講座的大體框架：

這是官網上對這個講座的描述：

Harvard chemist George Whitesides defines nanotechnology and shares personal, historical, scientific, and societal perspectives on future nanotech applications and their potential impacts.

開場白，還是和George Whitesides的常規報告風格一致，先提出大問題：

Nanotechnology: What is it? Why is it interesting? Will it change the world (for better or worse)?

接著開始從一個大框架下來描述Nanotechnology：

George Whiteside認為目前（2012年）Nanotechnology主要影響的領域有這五個。其中我個人最感興趣的是functional structures。因為一個物體必須要有function，它才會有application。

接下來提出了一個很有趣的問題:

Why people do something in research?

接著舉了nuclear energy的例子。在他看來，這個technology/science的進步是完全weapon-driven的。而nanotechnology和這個不同，它屬於exploration的範疇。也就是像哥倫布準備尋找新大陸一樣，在船上聚集著有各種各樣目的的人：有的人希望獲得黃金寶藏、有的人渴望權利、有些人為了逃避生活、還有些人就是單純的無聊。不同的目的，但都是為了search for a new land。nanotechnology也是這樣，一些人為了基礎研究的樂趣；一些人為了create some company and make a profit；一些人是想find some materials；還有一些人是看到別人在做，所以也開始學習。但無論怎樣，nanotechnology就像沒有被發現的新大陸，靜靜的躺在那裡，期待著被人早日了解。

那麼究竟什麼是nano？nano是一種尺度： $1nm=10^{-3}mu m=10^{-6}mm=10^{-9}m$ 。下面這張圖可以幫助我們了解究竟nanotechnology（1nm~100nm）是一個怎樣的尺度？

圖片來自：http://shayonano.com

George Whitesides做了兩種比較：如果把一隻螞蟻與富士山進行比較；它就相當於把一個分子與剛出生嬰兒手指的大小進行比較。

Nano尺度的物質有三個特點：

difficult to look at （現在已經被STM,AFM等新型儀器所解決）
difficult to manipulate（STM已經能在一定精度上進行原子操縱，但是它所操控的原子都是金屬原子，例如Fe,Au等。如何對例如C,N,O這樣的非金屬原子進行操控，目前還是一個大難題）
difficult to access

並且nano尺度是"bottom-up"與"top-down"的一個中間尺度。因此有許多interesting的事情在這裡發生：

Quantum object --> Classical object。一個分子是量子的，但是許多分子的結合體（例如細胞、病毒）就表現出經典性。這個transition究竟是如何進行的？是類似於phase-transition一樣的行為？還是smooth transition？
Not alive --> alive。分子是沒有生命的，但是由分子結合成的細胞卻是生命的最小單元。這其中是如何進行轉變的？這也就牽扯到了一個George Whitesides十分感興趣的問題：Whats the origin of life? Or How does life originate?

George Whiteside提出了nanotechnology可能會有huge impact的六大領域：

上面三個是pure scientific pursuit；而下面三個是technological pursuit。George Whitesides在視頻中對它們進行了詳細的闡述。在這裡只給出一個簡單的概要以及個人的一些看法：

1. Quantum phenomena and the nature of reality: 在nano層面也許可以解決quantum mechanics與classical mechanics的界限問題。這個過渡是平緩的？還是突變？

2. Single atoms and molecules: 這個問題的更廣闊的表述是single-atom manipulation。設想一下：如果我們可以操縱原子，將它們按照我們的思路進行排列，那麼就能在原子尺度上design我們的material。但要真正把這個技術應用到其他領域中，我們必須解決以下兩個問題：（1）如何操縱原子？這個問題已經在被諸如AFM, STM這樣的技術慢慢解決。但目前可能還有一些問題。但我相信在未來會得到很好的解決。（2）我們如何知道某種特定的結構就能完成我們的需求？這需要對材料的structure-behavior-stability三者進行綜合考察。目前非常流行的material genome就是這個方面的一個巨大嘗試。如果對此感興趣的童鞋可以參考這兩個網站：美國主導：material genome initiative；歐洲主導的：european material modeling council) 。

3. The cell, biology and medicine：George Whitesides討論了這個領域的兩大方面。第一方面是關於基礎研究的，研究問題為：What is life and how does it originated in the first place？其中一個最關鍵的問題是：How can a bunch of molecules which are not alive by themselves alone, aggregate to form a cell, which is alive? How is that possible?對此目前科學家還沒有很好的解答。我個人認為運用control theory或者system science（系統科學）的觀點有可能會為這個問題找到答案。因為一個alive的東西最大的特點是：它需要input（比如人類：吃東西、喝東西）；有output（比如上廁所）；還要有一定的function（諸如寫作、學習、演講等等）。那麼一個alive的物體就必須有這三大系統：（1）吸收系統（2）排出系統（3）工作系統。這三者如何進行協調，我認為是biology當中十分有趣的問題。並且這個問題並不能只依賴生物學家，還需要結合數學家、化學家、物理學家、工程師以及計算機專家的共同努力才有可能在未來某天得到解決。另一個方面就是醫學的應用，例如MRI這樣的高端醫學設備。在沒有nanotechnology時，能通過吃下含有nanomagnets的藥物並對其進行顯像，這隻有在科幻小說中還會出現。隨著nanotechnology的發展，越來越多這樣的新儀器、新方法將會如雨後春筍般出現。

4. Information：對於nanotechnology對信息時代的影響。George Whitesides總結了兩點：（1）How small can we make a transistor？（2）How to increase memory？因為以目前的晶元製造方法，有一個物理的極限（40nm，也就是衍射半徑），當然運用相當昂貴的設備可以將其降到10nm左右。但是這也就是我們所能達到的極限了。10nm相當於20個Au原子並排排列。這麼小的面積上要做一個transistor，的確不是件容易的事情。至於memory，演講中並沒有重點進行討論

5. New materials：舉幾個例子吧，大家估計都耳熟能詳了：（1）Carbon nanotube（納米碳管）（2）Bucky Ball（巴基球）（3）Quantum Dots（量子點）（4）Nanoparticle（納米顆粒）。它們在基礎研究以及實際應用當中都有著不小的作用，這個方面值得花另一篇文章來好好敘述以下。

6. Energy, water and other applications：未來是能源的時代。哪個國家擁有最優質、最大規模的能源儲備，就擁有了絕對的優勢。nanotechnology在能源領域的應用主要有兩個：（1）Solar cell（2）Fuel Cell. 這兩個都屬於電化學領域，也是我本人正在研究的。它們和普通的化學反應的區別在於，普通化學反應電子的轉移和質子轉移是同路的，而電化學反應中將它們分離開了。因此電子可以到外電路做電功，因此才有了這兩種device。但是如何提高它們的效率以及研製更cheap的催化劑，這是這兩個領域的大難題。

在最後，as usual。George Whitesides教授又開始了他的個人想法展示，這次的主題是：

當然這些問題都是big, interesting questions，同時maybe dont have a certain answer。但是，they are worth thinking about it，or even day dreaming about them.

最後George Whitesides給出了自己對於Nanotechnology的一些perspectives:

關於Nanotechnology，有太多太多值得討論的地方。當然George Whitesides本身是一位納米大牛，他自己從90年代初期就開始做nanoscience，所積累的當然不可能在一個演講中全部講完。當然這個演講所包括的內容相對於50分鐘的時長來說已經很多了。因此強烈建議大家去看看這個talk。定會受益匪淺。

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五：在UNSW的報告：George Whitesides --- The origin of life（需翻牆）

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在上面我們通過視頻，對George Whitesides進行了初步的了解。下面我將通過他發文章的前後順序，將他的研究歷程進行一下總結。並試圖從中總結出一些我們可以學習的要素。

-----------------------------------第一階段：博士階段(1962-1966)----------------------------------

George Whitesides發表的第一篇文章是在1962年（JACS, 1962, 84(10), 2010-2011）。並且在1962年發表了四篇文章：

PNAS: Nuclear magnetic resonance spectroscopy: abnormal splitting of ethyl groups due to molecular asymmetry, III (1962, July)
Discussion of Faraday Society: Application to Kinetic Processes - Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy - Structure and Dynamic Character of Allylic Grignard Reagents (1962, June)
JACS: Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy. γ, γ-Dimethylallylmagnesium Bromide (1962, March)
Discussion of Faraday Society: Nuclear magnetic resonance spectroscopy. Structure and dynamic character of allylic Grignard reagents (1962, June)

可以看出這四篇文章都是和NMR（Nuclear Magnetic Resonance）有關的。根據百度百科【2】：

20世紀後半葉，NMR技術和儀器發展十分快速

因此可以看出當時Whitesides在做的時候是非常前沿的領域。

在1963-1965年三年間，Whitesides總共發表了8篇論文（2，3，3），其中有一篇發表在JPC上，其餘7篇全部發表在JACS上：

JACS 1963: Configurational Stability of Primary Grignard Reagents （這個是和有機相關的，格林試劑）
JACS 1963: Relative Signs of 31p-1h and 31p-C-1h Nuclear Magnetic Resonance Coupling Constants
JACS 1964: NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE SPECTROSCOPY. TEMPERATURE DEPENDENCE OF THE SPECTRUM OF FLUOROCYCLOOCTATERAENE
JACS 1964: Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy . Effect of Structure on Magnetic Nonequivalence Due to Molecular Asymmetry
JPC 1964: Long-Range Proton Spin-Spin Coupling in Dimethyl Sulfone
JACS 1965: Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy. The Effect of Solvent on Magnetic Nonequivalence Arising from Molecular Asymmetry
JACS 1965: Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy . Configurational Stability of Primary Grignard Reagents . Structure and Medium Effects
JACS 1965: Magnetic resonance spectroscopy. The configurational stability of primary Grignard reagents. 3, 3-Dimethylbutylmagnesium chloride

-----------------------------------第二階段：MIT階段(1966-1984)----------------------------------

從1966年開始，George Whitesides就從Caltech轉移到了MIT。以MIT身份發表的第一篇文章為：

J. Org. Chem. 1966: The chemistry of carbanions. XII. The role of copper in the conjugate addition of organometallic reagents

在這以後我們會發現Whitesides的研究方向從NMR轉到了有機當中。當然我並不是有機專業的，因此對於其工作的重要性在此不加評述。

在MIT的19年當中，George Whitesides研究的主要方向為Organic Chemistry以及Biochemistry（ADP, ATP, Enzyme等）

在上世紀七十年代的時候，由於Pauling發現了蛋白質的三級、四級結構，因此對於蛋白質、酶的研究開始活躍起來。George Whitesides的研究方向也正好符合了這個大趨勢。

-----------------------------------第三階段：哈佛階段(1984-now)----------------------------------

從1984到現在（2017）年，Whitesides在哈佛總共待了34年。

當然，在哈佛的這點時間當中，George Whitesides的研究方向也在發生變化，下面我也分成三個方向來進行描述：

第一個方向：1984-1988（延續MIT的有機化學方面的工作）

George Whitesides繼續在有機化學與生物化學的領域進行研究。

第二個方向：1988-現在（Self-Assembly）

George Whitesides在1988年發表其在自組裝領域的第一篇文章：

JACS 1988: Formation of 2-Component Surfaces by the Spontaneous Assembly of Monolayers on Gold from Solutions Containing Mixtures of Organic Thiols

之後在這個領域當中至少發表了90篇以上的論文（我是用題目中含有assembly來判斷的）

第三個方向：1988-現在（Microfabrication / Nanofabrication）

從最開始的修飾表面，到運用光刻蝕（Photolithography）來做一些材料；再到後來的Wax printer做paper-based diagnostics。在fabrication這個領域中，George Whitesides無疑是世界領先的大牛。

第四個方向：Soft Robotics（2011-現在）

關於Soft Robotics的第一篇文章在2011年發表：

Angew. Chem. Int. Ed., 2011: Soft Robotics for Chemists

到目前為止在這個方向上至少發表了12篇文章。

當然除了這四個主要方向外，George Whitesides組還在做一些Big Questions。例如上面演講一中提到的：Complexity vs. Simplicity。以及演講五中提到的：The origin of life.

上面初步的介紹了以下George Whitesides的科研成長經歷。當然，我認為要想了解一個科學家的所思所想，不光要聽其報告，還要看其個人單獨發表的論文（一般是評論性的或者綜述）。在這些論文當中我們可以深入了解這個科學家對科學、對big question以及對the future of chemistry的一些判斷。大家如果感興趣可以下載讀一讀，每一篇都非常有含量。我很希望有時間能把這些文章每篇寫成一個小文章，並與大家溝通。

因此綜上所述，我認為George Whitesides最值得我們科研人員學習的地方在於：

對當下熱門領域有前瞻性的、獨到的見解。不論是NMR，生物化學、自組裝、soft robotics、納米，Whitesides總能在恰當的時間focus到當下最hot的領域中，然後做出自己的貢獻。
Think big。從演講中我們可以了解George Whitesides十分喜歡思考huge problems。從這些huge problems當中可以觀察當前整個science的發展，以及還有那些地方需要被發展。以及哪些地方還沒有被探索到？（What else?）
Pasteur Quadrant。這是他一直強調的，我們應該做practical science。應該從解決社會的大問題入手，研究可以解決問題的science。再用這個science來解決問題。當然同時由於有了新的science，也可以促進基礎研究。
Commercialization。產業化（產品化）的重要性。作為一個化學家，我們的任務不光是製備新物質、找到新反應。如何將我們的知識做成產品並為社會解決問題。這種發現市場需求並能按需研製相應的產品的能力，我認為每一個科研工作者都要對自己進行培養。因為這才是真正未來的science。
綜合運用其他學科的知識來解決化學問題。例如用控制論的方法來研究live system。或者例如1993年運用Neural Networks來解決Pattern Recognition。（1993, Chemical Reviews, 93(8), 2583-2601）

寫了這麼長，也算是將我心中的George Whitesides進行了一個總結。當然我知道要想了解他的思想、工作。還需要更深入的對其文章進行閱讀。我正在做這件事，希望以後會有更新的理解。到時我還會再補充到這篇文章或者直接寫另一篇文章來和大家分享我的感悟。

謝謝閱讀！

參考文獻：

【1】George Whitesides的Wikipedia頁面：鏈接在此

【2】百度百科：NMR