美国卡内基梅隆大学 (CMU)博士申请攻略及PhD导师简介

导师简介

如果你想申请美国卡内基梅隆大学 化学工程系博士，那今天这期文章解析可能对你有用！今天Mason学长为大详细解析卡内基梅隆大学的Prof. Anna的研究领域和代表文章，同时，我们也推出了新的内容“科研想法&开题立意”，为同学们的科研规划提供一些参考，并且会对如何申请该导师提出实用的建议！方便大家进行套磁！后续我们也将陆续解析其他大学和专业的导师，欢迎大家关注！

教授是卡内基梅隆大学(Carnegie Mellon University)化学工程系的教授，同时担任该校教务长职位。她还在机械工程系和物理系拥有荣誉任命。在2003年加入卡内基梅隆大学之前，教授获得了卡内基梅隆大学的物理学学士学位，以及哈佛大学的工程科学硕士和博士学位(2000年获得)。她曾在Solutia Inc.担任高级研究工程师，随后在哈佛大学完成了博士后研究。

教授在学术界获得了诸多荣誉，包括2005年美国国家科学基金会(NSF)职业生涯奖、2006年卡内基梅隆大学工程学院George Tallman Ladd研究奖，以及2012年卡内基科学奖新兴女性科学家类别的荣誉提名。

研究领域

教授的研究兴趣主要集中在以下几个领域：

• 多相微流体学(Multiphase Microfluidics)

• 界面流变学(Interfacial Rheology)

• 微观尺度传输现象(Microscale Transport Phenomena)

• 流体动力学(Fluid Dynamics)

• 界面流动(Interfacial Flows)
• 界面传输与力学(Interfacial Transport and Mechanics)

研究分析

1. "Development and characterization of a 'store and create' microfluidic device to determine the heterogeneous freezing properties of ice nucleating particles"

发表于《Aerosol Science and Technology》(2020年)

这篇研究专注于开发和表征一种"储存和创建"微流体装置，用于确定冰核微粒的异相冻结特性。这项工作对于理解大气冰核形成过程具有重要意义，可应用于气候科学和大气物理研究。教授及其团队在此论文中展示了微流体技术在环境科学中的创新应用。

2. "Inflammation product effects on dilatational mechanics can trigger the Laplace instability and acute respiratory distress syndrome"

发表于《Soft Matter》(2020年)

这篇论文研究了炎症产物对扩张力学的影响如何可能触发拉普拉斯不稳定性和急性呼吸窘迫综合征。研究团队探讨了流体力学和生物医学的交叉领域，揭示了肺表面活性剂功能障碍与急性肺部疾病之间的联系。这一研究对于理解呼吸系统疾病的物理机制提供了新的视角，为临床治疗提供了潜在的新思路。

3. "Mini-Bioreactors for the Study of Pneumococcal Cell-Cell Communication"

在2022年AIChE年会上发表

该研究描述了使用微型生物反应器研究肺炎球菌细胞间通信的创新方法。教授及其团队开发的微流体技术为研究细菌群体行为提供了新工具，这对于理解病原体感染机制和开发新型抗生素具有重要价值。该研究展示了教授在微流体技术应用于生物医学研究方面的创新能力。

4. "Demonstrating Cell-Communication in Droplets to Target Novel Antimicrobials for Streptococcal Infection"

在2021年AIChE年会上发表

这项研究展示了使用液滴微流体技术研究链球菌感染的细胞通信机制，并探索靶向这些机制的新型抗菌策略。这一工作代表了教授在微流体技术医学应用方面的持续创新，特别是在对抗细菌感染和抗生素耐药性方面的潜在贡献。

5. "System, method, and apparatus relating to colloidosomes"

2022年获得的美国专利(US Patent 11,305,252)

展示了教授在胶体体系领域的创新成果。胶体体是由胶体颗粒组成的中空微胶囊，具有广泛的应用前景，包括药物递送、化妆品制剂和食品科技等。这项专利反映了教授将基础研究转化为实际应用的能力。

6. "Board 354: Project ELEVATE: Promoting Sustained & Equitable Change Among Black, Latinx, and Indigenous Engineering Faculty"

在2024年ASEE年度会议上发表

这一研究项目旨在促进工程领域黑人、拉丁裔和原住民教师群体的可持续和公平变革。尽管这不是教授传统研究领域的工作，但显示了她对工程教育公平性和多样性的关注，体现了其在学术领域的社会责任感。

项目分析

1. Project ELEVATE (Equity-focused Launch to Empower and Value AGEP Faculty to Thrive in Engineering)

这是教授参与的一个重要合作研究项目。该项目专注于提高少数族裔教师在工程领域的代表性和成功率，旨在创建一个更加公平和包容的学术环境。项目通过一系列策略支持黑人、拉丁裔和原住民教师的职业发展，包括指导、网络建设和制度改革等措施。这一项目反映了教授在促进工程教育多样性方面的领导力。

2. 微流体冰核研究项目

该项目开发了创新的微流体技术来研究大气颗粒物的冰核形成特性，对气候科学和大气物理研究具有重要贡献。这一项目展示了教授在将微流体技术应用于环境科学中的创新能力。

3. 微流体生物反应器项目

教授领导了一个使用微流体技术研究细菌细胞间通信的重要项目。该项目开发了微型生物反应器和液滴微流体技术，为研究肺炎球菌和链球菌等病原体的感染机制提供了新工具。这一项目的研究成果可能对开发针对细菌感染的新型治疗策略具有重大意义。

研究想法

1. 智能响应型微流体系统

设计能够对环境刺激(如温度、pH值或特定生物标志物)做出响应的智能微流体系统。这类系统可以与先进的传感技术和人工智能算法相结合，实现自动调节和优化，应用于精准医疗、环境监测和化学合成等领域。具体可研究：

• 基于刺激响应性聚合物的智能微流体阀门
• 集成光学传感的自适应微流体平台
• 用于实时环境监测的自校准微流体传感器

2. 微流体技术与抗菌药物开发

基于教授关于细菌通信的研究，开发针对细菌群体感应(quorum sensing)机制的新型抗菌策略。通过微流体高通量筛选平台，可以快速评估潜在抗菌化合物的效力和特异性，加速药物发现过程。研究方向包括：

• 靶向细菌通信系统的抑制剂筛选微流体平台
• 模拟生物膜微环境的梯度微流体装置
• 整合组学技术的抗生素敏感性测试系统

3. 多功能界面材料

结合教授在界面流变学和胶体体系领域的专长，设计具有可控界面特性的多功能材料。这类材料可以通过调节界面力学性质实现特定功能，如增强稳定性、促进选择性传质或响应外部刺激。可行的研究项目包括：

• 自修复乳液界面材料
• 具有选择性渗透性的胶体膜
• 用于精准药物递送的刺激响应性微胶囊

4. 气候相关微粒的微流体研究

扩展教授关于冰核颗粒的研究，开发用于研究大气气溶胶和气候变化关系的微流体平台。这类平台可以模拟大气条件下的微粒行为，为气候模型提供更精确的参数。具体研究方向包括：

• 模拟大气老化过程的微流体反应器
• 研究气溶胶-云相互作用的单颗粒分析系统
• 用于微粒吸湿性和云凝结核活性评估的高通量装置

申请建议

1. 学术背景强化

• 跨学科知识结构：教授的研究横跨物理、化学工程和机械工程多个领域，申请者应当构建坚实的多学科知识基础。重点掌握流体力学基本理论、界面科学、传输现象和胶体科学等核心知识。
• 微流体学专业技能：深入学习微流体系统设计、微加工技术和微流体装置表征方法。
• 实验与数值模拟能力并重：培养实验设计能力的同时，提升COMSOL Multiphysics等计算流体动力学软件的应用能力。

2. 研究经历规划

• 针对性研究实习：积极寻求与微流体技术、界面科学或生物医学应用相关的研究经历。
• 技术能力展示：掌握并在简历中突出显示微流体芯片设计与制造、高速成像、界面张力测量等与教授研究相关的技术能力。
• 跨界合作经验：参与跨学科项目，尤其是涉及微流体技术在生物医学、环境科学或材料科学中应用的研究。

3. 申请材料准备

• 研究计划深度构建：研究计划应体现对教授当前研究趋势的深刻理解，避免仅仅概述她过去的工作。分析她最近的3-5篇论文(2020-2024年)，识别研究重点从传统微流体向生物医学和环境应用的转变，并相应调整你的研究兴趣。
• 技术路线具体化：提出具体而可行的技术路线，详细说明你打算使用哪些方法和技术解决特定科学问题。例如，你可以提出结合微流体技术与荧光显微技术研究细菌通信，或设计新型微流体装置研究环境颗粒物的物理化学特性。

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。