香港城市大學（CityU）碩博申請導師解析

機構旨在為(wei) 大家提供更加全麵、深入的導師解析和科研輔導！每期我們(men) 會(hui) 邀請團隊的博士對中國香港/中國澳門/新加坡各個(ge) 領域的教授導師進行詳細解析，從(cong) 教授簡介與(yu) 研究背景 / 主要研究方向與(yu) 成果分析 / 研究方法與(yu) 特色 / 研究前沿與(yu) 發展趨勢 / 對有意申請教授課題組的建議這五個(ge) 方麵，幫助大家更好地了解導師，學會(hui) 申請！

一、教授簡介與(yu) 研究背景

全額獎學金｜香港城市大學（CityU）碩博申請導師解析（39）

Prof. Chu是城市大學物理係、材料科學與(yu) 工程係以及生物醫學工程係的講座教授，同時也是國際知名的等離子體(ti) 科學與(yu) 材料工程專(zhuan) 家。Prof. Chu1977年獲得俄亥俄州立大學數學學士學位，隨後在康奈爾大學攻讀化學專(zhuan) 業(ye) ，分別於(yu) 1979年和1982年獲得碩士和博士學位。在康奈爾大學期間，他師從(cong) 於(yu) 分析化學領域的著名學者George H Morrison教授和材料科學與(yu) 工程係的James W Mayer教授，開始了半導體(ti) 離子束處理與(yu) 表征方麵的研究工作。

畢業(ye) 後，Prof. Chu加入了位於(yu) 加利福尼亞(ya) 州的Charles Evans & Associates公司，在短短8年內(nei) 四次晉升，成為(wei) 二次離子質譜(SIMS)領域的國際知名專(zhuan) 家。1990年，他創立了自己的第一家公司Evans Asia Ltd.，專(zhuan) 注於(yu) 材料表征和分析設備。1996年，Prof. Chu加入香港城市大學，開始了等離子體(ti) 浸沒離子注入(PIII)的研究工作。在香港研究資助局(RGC)的支持下，他在城市大學建立了等離子體(ti) 實驗室，該實驗室已發展成為(wei) 世界上最知名和最全麵的PIII設施之一。

Prof. Chu在等離子體(ti) 科學、表麵工程、功能性薄膜、生物材料和能源材料等多個(ge) 領域都有傑出貢獻。他是國際等離子體(ti) 浸沒離子注入與(yu) 沉積(PBII&D)執行委員會(hui) 主席，也是離子注入技術(IIT)國際委員會(hui) 成員。Prof. Chu於(yu) 2003年當選為(wei) IEEE院士，2006年當選為(wei) 美國真空學會(hui) (AVS)院士，2008年當選為(wei) 美國物理學會(hui) (APS)院士，2013年當選為(wei) 材料研究學會(hui) (MRS)院士，2014年當選為(wei) 香港工程科學院(HKAES)院士。他還獲得了多項國際榮譽，包括2007年IEEE核與(yu) 等離子體(ti) 科學學會(hui) (NPSS)功績獎。

Prof. Chu的研究工作得到了香港、澳大利亞(ya) 、中國、德國、瑞士和美國等多個(ge) 國家機構和公司超過2500萬(wan) 美元的研究經費支持。他發表了超過2500篇國際期刊論文和1000篇國際會(hui) 議論文，包括150多篇全體(ti) 、主題和特邀報告。Prof. Chu還獲得了30多項國際、美國和中國專(zhuan) 利。他的研究成果在材料科學、等離子體(ti) 科學和工程等領域產(chan) 生了重要影響，多次入選高被引科學家名單。

二、主要研究方向與(yu) 成果分析

Prof. Chu的研究領域涵蓋了等離子體(ti) 科學與(yu) 工程、表麵科學與(yu) 工程、功能性薄膜、生物材料和能源材料等多個(ge) 方向。以下將分別對其主要研究方向和代表性成果進行分析。

2.1 等離子體(ti) 科學與(yu) 工程

等離子體(ti) 科學與(yu) 工程是Prof. Chu最具代表性的研究方向之一。他在等離子體(ti) 浸沒離子注入(PIII)技術方麵做出了開創性貢獻，建立了世界領先的PIII實驗設施，並將該技術應用於(yu) 多種材料的表麵改性和功能化。

主要研究成果包括：

(1) 開發了大麵積PIII處理技術，實現了對複雜形狀工件的均勻處理;

(2) 提出了多種新型PIII工藝，如等離子體(ti) 浸沒離子注入與(yu) 沉積(PIII&D)、網格輔助PIII等;

(3) 揭示了PIII過程中等離子體(ti) -材料相互作用機製，建立了相關(guan) 理論模型;

(4) 將PIII技術應用於(yu) 半導體(ti) 、金屬、聚合物等多種材料的表麵改性，顯著提高了材料的力學、化學和生物學性能。

代表性論文如"Plasma immersion ion implantation – A fledgling technique for semiconductor processing"(Materials Science and Engineering：R：Reports， 2002)係統總結了PIII技術在半導體(ti) 加工中的應用，被引用超過1000次。

2.2 表麵科學與(yu) 工程

基於(yu) PIII等先進表麵處理技術，Prof. Chu在材料表麵功能化和界麵工程方麵取得了豐(feng) 碩成果。主要研究內(nei) 容包括：

(1) 金屬材料表麵處理：通過等離子體(ti) 氮化、碳化等工藝改善金屬表麵耐磨、耐蝕性能;

(2) 聚合物表麵改性：利用等離子體(ti) 處理調控聚合物表麵親(qin) 水性、生物相容性等;

(3) 生物材料表麵功能化：開發生物活性塗層，提高植入材料的生物相容性和抗菌性;

(4) 納米結構表麵：製備具有特殊潤濕性、光學性能的納米結構表麵。

其中，"Surface modification of materials by plasma immersion ion implantation for biomedical applications"(Surface and Coatings Technology，2007)一文係統總結了PIII技術在生物醫學材料表麵改性中的應用，被引用超過500次。

2.3 功能性薄膜

Prof. Chu在各種功能性薄膜的製備與(yu) 性能研究方麵也有深入的工作，主要包括：

(1) 硬質塗層：如金剛石類碳(DLC)、氮化鈦(TiN)等耐磨塗層;

(2) 光學薄膜：如透明導電氧化物(TCO)、光催化TiO2薄膜等;

(3) 生物功能薄膜：如羥基磷灰石、抗菌銀納米顆粒塗層等;

(4) 能源材料薄膜：如鋰電池電極材料、太陽能電池吸收層等。

代表性工作如"Bioactive hydroxyapatite coatings on titanium alloy using plasma immersion ion implantation and deposition"(Surface and Coatings Technology，2002)提出了利用PIII&D技術製備生物活性塗層的新方法，為(wei) 生物醫學植入材料的表麵改性提供了新思路。

2.4 生物材料

在生物材料領域，Prof. Chu主要關(guan) 注植入材料的表麵改性和功能化，以提高其生物相容性、抗菌性和骨整合能力。主要研究方向包括：

(1) 鈦基植入材料：通過等離子體(ti) 處理和塗層技術改善鈦及鈦合金的生物學性能;

(2) 可降解金屬材料：開發新型可降解鎂合金植入材料，調控其降解行為(wei) ;

(3) 抗菌材料：設計具有長效抗菌性能的表麵結構和塗層;

(4) 組織工程支架：製備具有特定表麵性能和多孔結構的組織工程支架材料。

其中，"Plasma surface modification of biomaterials"(Materials Science and Engineering：R：Reports， 2014)一文全麵總結了等離子體(ti) 技術在生物材料表麵改性中的應用，被引用超過1000次，成為(wei) 該領域的經典綜述。

2.5 能源材料

近年來，Prof. Chu也將研究拓展到能源材料領域，主要集中在電池材料、光催化材料等方向：

(1) 鋰離子電池材料：開發高性能電極材料和固體(ti) 電解質，提高電池能量密度和安全性;

(2) 光催化材料：設計新型光催化劑結構，提高太陽能製氫和CO2還原效率;

(3) 太陽能電池：研究新型薄膜太陽能電池材料和器件結構;

(4) 超級電容器：開發高比表麵積電極材料，提高能量密度和功率密度。

代表性工作如"Plasma-assisted synthesis and processing of carbon nanotubes for lithium storage"(Nano Energy，2017)提出了利用等離子體(ti) 技術製備和改性碳納米管電極材料的新方法，顯著提高了鋰離子電池的性能。

三、研究方法與(yu) 特色

Prof. Chu的研究工作具有以下幾個(ge) 顯著特點：

3.1 多學科交叉

Prof. Chu的研究橫跨物理、化學、材料科學、生物醫學等多個(ge) 學科，充分體(ti) 現了交叉學科研究的優(you) 勢。他善於(yu) 將等離子體(ti) 物理、表麵科學、材料工程等領域的知識和技術相結合，開發出新型材料處理方法和功能材料。

3.2 基礎與(yu) 應用並重

Prof. Chu的研究工作既注重基礎科學問題的探索，又重視技術的實際應用。在深入研究等離子體(ti) -材料相互作用機製的同時，他也積極推動相關(guan) 技術的產(chan) 業(ye) 化，創立了多家公司將研究成果轉化為(wei) 商業(ye) 產(chan) 品。

3.3 創新性實驗方法

Prof. Chu開發了多種創新性實驗方法和技術，如大麵積PIII、網格輔助PIII等，這些方法為(wei) 材料表麵改性提供了新的技術手段。他還設計了多種獨特的實驗裝置，如多功能PIII&D係統，可實現材料的原位表征和處理。

3.4 係統性研究策略

Prof. Chu的研究工作具有很強的係統性，通常從(cong) 材料設計、製備、表征到性能測試和應用評估進行全麵的研究。這種係統性的研究策略使得他能夠深入理解材料的結構-性能關(guan) 係，並開發出性能優(you) 異的新材料。

3.5 國際合作

Prof. Chu與(yu) 全球多個(ge) 國家和地區的研究機構保持密切合作，這種廣泛的國際合作不僅(jin) 拓寬了研究視野，也促進了研究成果的快速傳(chuan) 播和應用。

四、研究前沿與(yu) 發展趨勢

基於(yu) Prof. Chu的研究方向和最新成果，可以總結出以下幾個(ge) 研究前沿和發展趨勢：

4.1 智能化表麵處理技術

隨著人工智能和大數據技術的發展，未來的表麵處理技術將向智能化、精準化方向發展。通過機器學習(xi) 算法優(you) 化等離子體(ti) 處理參數，實現材料表麵性能的精確調控，是未來研究的重要方向。

4.2 多功能納米結構表麵

設計和製備具有多種功能的納米結構表麵，如同時具備超疏水、抗菌、自清潔等性能的表麵，將成為(wei) 表麵工程領域的研究熱點。Prof. Chu在這方麵已有初步探索，未來有望取得更多突破性成果。

4.3 新型生物醫學材料

隨著人口老齡化和精準醫療的需求，開發新型生物醫學材料將繼續成為(wei) 研究重點。具有生物活性、可降解性和智能響應性的植入材料，以及具有長效抗菌性能的醫療器械表麵，都是未來研究的重要方向。

4.4 高性能能源材料

麵對全球能源危機和氣候變化，開發高效、環保的能源材料仍然是當前的研究熱點。Prof. Chu在鋰離子電池材料、光催化材料等方麵的研究將繼續深入，有望在新型電極材料、高效光催化劑等方麵取得重要進展。

4.5 大麵積、低成本表麵處理技術

將先進的表麵處理技術應用於(yu) 大麵積、複雜形狀的工業(ye) 部件，並降低處理成本，是推動相關(guan) 技術產(chan) 業(ye) 化的關(guan) 鍵。Prof. Chu在大麵積PIII技術方麵的研究為(wei) 解決(jue) 這一問題提供了新思路，未來有望在工業(ye) 應用中取得更大突破。

4.6 原位表征與(yu) 器件集成

發展材料原位表征技術，實現對材料製備和性能演變過程的實時監測，將有助於(yu) 深入理解材料的生長機製和性能調控原理。同時，將功能材料與(yu) 器件集成，開發新型智能傳(chuan) 感器、柔性電子器件等，也是未來研究的重要方向。

五、對有意申請教授課題組的建議

對於(yu) 有興(xing) 趣申請Prof. Chu課題組暑期科研或碩博項目的學生，可以考慮以下幾點建議：

5.1 紮實的專(zhuan) 業(ye) 基礎

Prof. Chu的研究涉及物理、化學、材料科學等多個(ge) 學科，申請者應具備紮實的理工科基礎知識，特別是在等離子體(ti) 物理、材料科學、表麵科學等方麵有較好的基礎。

5.2 跨學科思維

鑒於(yu) Prof. Chu研究工作的跨學科特點，申請者應具有開放的思維和跨學科學習(xi) 能力。能夠將不同學科的知識融會(hui) 貫通，以創新的視角解決(jue) 科研問題，將是很大的優(you) 勢。

5.3 實驗技能

Prof. Chu的研究工作涉及大量實驗，申請者應具備基本的實驗操作技能，熟悉常用的材料製備和表征方法。有等離子體(ti) 設備操作經驗或高級表征技術(如XPS、TEM等)使用經驗的申請者將更具競爭(zheng) 力。

5.4 編程與(yu) 數據分析能力

隨著研究向智能化、大數據方向發展，具備一定的編程能力和數據分析技能將很有幫助。掌握Python、MATLAB等編程語言，以及機器學習(xi) 、數據挖掘等技能的申請者會(hui) 有額外優(you) 勢。