康奈爾應(yīng)用物理學(xué)長話留學(xué)申請那些事兒

“嘉賓介紹

S學(xué)長（Pivot學(xué)員）

北大物理系本科

申請季中獲得康奈爾大學(xué)應(yīng)用物理博士全獎

（第一年CU Fellowship）

賓州州立大學(xué)物理博士全獎

俄亥俄州立大學(xué)物理博士全獎等項(xiàng)目錄取”

凝聚態(tài)實(shí)驗(yàn)方向介紹

凝聚態(tài)物理是研究物質(zhì)的介觀和微觀物理性質(zhì)的一門學(xué)科。凝聚態(tài)物理關(guān)注的是大量的具有顯著相互作用的原子或分子所組成的凝聚相，最常見的例子是固體和液體。從抽象的角度說，凝聚態(tài)物理是研究多個(gè)相互作用的自由度中層展現(xiàn)象（emergent phenomena）的一門科學(xué)。物質(zhì)結(jié)構(gòu)劃分為不同層次，每一個(gè)不同的層次中都會展現(xiàn)出全新的物理性質(zhì)，遵循不同的物理規(guī)律。凝聚態(tài)物理研究的尺度上，物理規(guī)律與日常生活中的規(guī)律和極小尺度下的規(guī)律都不相同，有非常多有趣的研究主題。目前，凝聚態(tài)物理是目前物理學(xué)研究中最活躍的領(lǐng)域，研究者和研究主題占據(jù)了物理學(xué)研究的極大比重。

凝聚態(tài)實(shí)驗(yàn)則是通過一些手段產(chǎn)生激勵，測量系統(tǒng)的響應(yīng)來研究其物性。比如測量不同溫度下的電阻，比如施加溫度梯度測量材料熱導(dǎo)性質(zhì)。一些典型的研究手段例如電輸運(yùn)，強(qiáng)磁場，飛秒激光，掃描隧穿顯微鏡（STM），中子散射，ARPES，太赫茲（THz）等。

而凝聚態(tài)實(shí)驗(yàn)和理論相比，凝聚態(tài)實(shí)驗(yàn)的研究者要顯著多于凝聚態(tài)理論。由于實(shí)驗(yàn)條件和技術(shù)的限制，很多理論預(yù)言的現(xiàn)象在實(shí)驗(yàn)中很難觀測到，理論的研究和預(yù)言已經(jīng)遠(yuǎn)超實(shí)驗(yàn)進(jìn)展，因此實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域需要更多的研究者來驗(yàn)證理論的預(yù)言，比如最近的剛興起的魔角石墨烯；另一方面，實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)很多理論沒有預(yù)言或無法解釋的奇異現(xiàn)象，比如高溫超導(dǎo)，有極大的研究空間。所以凝聚態(tài)實(shí)驗(yàn)是一個(gè)極度活躍具有巨大潛力的方向。

目前凝聚態(tài)實(shí)驗(yàn)有諸多熱點(diǎn)研究主題，例如:

1）non-trivial superconductor。前些年發(fā)現(xiàn)的鐵基超導(dǎo)以及在低維材料中觀察到的超導(dǎo)。

2）拓?fù)浣^緣體以及其他具有拓?fù)湫再|(zhì)的材料

3）魔角石墨烯

4）石墨烯及MoS2代表的一系列二維材料

5）薄膜氧化物、多鐵材料等

本科生科研及暑期科研

決定要出國的本科生一般在大二上或者大二下這個(gè)時(shí)間加入導(dǎo)師的課題組做一些項(xiàng)目，最晚不能晚于大三上，因?yàn)榭蒲薪?jīng)歷太薄弱的話很難申請到好的暑研，也會影響后續(xù)的申請。

本科生科研無非是理論和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)大方向（計(jì)算物理暫且算作理論物理）。理論物理像是凝聚態(tài)理論，高能理論，量子計(jì)算，宇宙學(xué)和天文等等。做理論需要比較好的數(shù)理功底，如果導(dǎo)師的方向和idea比較好的話，發(fā)文章相比實(shí)驗(yàn)要容易一些。但本來做理論的研究者就比較少，每年招的學(xué)生也比較少，而且做理論物理的同學(xué)跨專業(yè)申請可能會受限制多一些，所以在申請的時(shí)候競爭是非常激烈的。競爭力比較強(qiáng)的申請者都有至少一篇以上的一作文章發(fā)表。

實(shí)驗(yàn)的話比較常見的有凝聚態(tài)，AMO，生物物理等方向。實(shí)驗(yàn)的申請難度相對理論要低一些，而且由于實(shí)驗(yàn)本身發(fā)文章就相對困難，所以申請的時(shí)候沒有文章發(fā)表是比較正常的，也不會太影響你的競爭力。像凝聚態(tài)，AMO等研究人數(shù)多，研究主題多，每年招的學(xué)生也多，所以申請的時(shí)候的選擇也會很多。目前生物物理發(fā)展比較快但做的還不是很多，所以申請的時(shí)候難度可能相對第一些。

選擇什么方向哪個(gè)導(dǎo)師，其實(shí)不必太在意老師的title和publication，在我看來最重要的還是看你的興趣。因?yàn)楸究茣r(shí)間還比較充裕，選擇機(jī)會也很多，所以可以先選擇一個(gè)最感興趣的組嘗試一下，要是覺得不合適，還是有機(jī)會再去選擇其他老師的組。

現(xiàn)實(shí)一些地說，考量一個(gè)組是否值得去，在我看來有這么幾點(diǎn)：

1）老師本身的title，近些年科研成果，教育背景，風(fēng)評等。拆開來說，title，未必title越大越好，一個(gè)正教授可能很忙，沒時(shí)間關(guān)注本科生，或者科研方向不是那么新；而助理教授一般是剛回國沒多久，研究主題比較新，也比較有時(shí)間來關(guān)注本科生，但可能title不如教授響亮。所以這個(gè)因人而異，未必教授就一定比助理教授厲害。科研成果，當(dāng)然優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)發(fā)表是最好的。教育背景，新老師往往有豐富的海外經(jīng)歷，也就意味著在海外學(xué)術(shù)圈有一定的人脈，這個(gè)對你將來暑期科研、申請等等是有很大的幫助的。

2）組內(nèi)氛圍。一個(gè)和諧的組內(nèi)氛圍對于你搬磚或者將來申請都是非常重要的。跟學(xué)長學(xué)姐搞好關(guān)系不僅能讓你做工作的時(shí)候得到很多幫助，而且將來可能就是學(xué)術(shù)圈的一條重要人脈。

3）近些年本科生去向。這個(gè)可以作為重要參考，如果前輩們都申請到了很好的項(xiàng)目，說明在這個(gè)組工作確實(shí)是能收獲很多東西，拿出來也是有說服力的。如果前輩們的去向都很一般，那說明這其中可能確實(shí)有問題，就要多打聽多考慮。

進(jìn)組之后當(dāng)然是要投入足夠的精力好好地做事情。審視你做的如何，不光只有發(fā)文章一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，其實(shí)更多時(shí)候老師（無論國內(nèi)外）更在意你在這個(gè)過程中有沒有理解更深的物理，有沒有完整地做了一個(gè)課題。比如這個(gè)課題你從文獻(xiàn)調(diào)研，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，搭建實(shí)驗(yàn)平臺，測量，一直做到最后分析數(shù)據(jù)和理論詮釋，就算沒有發(fā)出文章，那也是一個(gè)完整的有收獲的科研經(jīng)歷，將來展示給教授看的時(shí)候是非常有說服力的，如果能發(fā)文章當(dāng)然更好。

在做本研期間，要有意識地多交流。比如學(xué)期交換，暑期科研，學(xué)術(shù)會議等等，通過這些可以增加你在學(xué)術(shù)圈的“存在感”，可能幫你建立很重要的人脈關(guān)系（比如在學(xué)術(shù)會議上跟大佬談笑風(fēng)生），這種人脈關(guān)系在將來申請的時(shí)候可能就是一擊制勝的。

暑期科研

暑期科研幾乎是每一個(gè)申請PhD項(xiàng)目的同學(xué)的標(biāo)配。從申請開始說，一般申請時(shí)間大概是11月到次年三月。項(xiàng)目上來說有官方項(xiàng)目和非官方項(xiàng)目。

官方項(xiàng)目比較知名的有Stanford UGVR，UCLA CSST和Caltech SURF等等。官方項(xiàng)目的優(yōu)勢自然明顯，認(rèn)可度高，含金量足，組織有序，交流機(jī)會多，項(xiàng)目質(zhì)量和導(dǎo)師都很有保障。但往往競爭激烈，層層篩選，一般背景比較強(qiáng)的同學(xué)才能申請到。

非官方項(xiàng)目則主要考導(dǎo)師推薦和套磁。導(dǎo)師如果在海外有一些比較強(qiáng)的connection，可以直接推薦你過去做一段時(shí)間。不過大部分還是通過自己套磁找機(jī)會。在選擇套磁的老師的時(shí)候，不必局限于自己之前本研的方向，相關(guān)的甚至感興趣但不相關(guān)的方向，都可以嘗試。

首先可以看導(dǎo)師主頁，覺得有機(jī)會的話就可以發(fā)郵件詢問一下，簡單介紹自己的背景和對導(dǎo)師的興趣。往往大多不會收到回復(fù)，這是比較正常的，一般十封郵件能有兩三封回復(fù)就很理想了。通常得到兩三個(gè)機(jī)會后可以選一個(gè)比較中意的接受。發(fā)郵件可以盡量早一些，從圣誕節(jié)前后就可以發(fā)郵件了，國外大學(xué)這時(shí)候正好是假期，導(dǎo)師也相對閑一些，回復(fù)概率會高一些。而且這種先到先得的事情，發(fā)晚了很可能就沒有位置留給你了。

一個(gè)要注意的是，自己套磁到的機(jī)會可能很好也可能是個(gè)坑。所以選導(dǎo)師的時(shí)候最好挑一些在領(lǐng)域內(nèi)有名有姓的老師，也可以跟本研導(dǎo)師或者師兄師姐打探一下這位老師的口碑。我有同學(xué)自己套到大牛導(dǎo)師后，一個(gè)暑假沒怎么見過導(dǎo)師，最后導(dǎo)師說因?yàn)椴粔蛄私獠荒軐懲扑]信，那這樣就非常可惜了。

暑期科研時(shí)間往往只有三個(gè)月，時(shí)間比較短，很難做一個(gè)完整的課題，所以不要有太多壓力，盡量做好每一個(gè)環(huán)節(jié)，體現(xiàn)出自己的能力和想法，給導(dǎo)師留下一個(gè)好的印象就夠了。同時(shí)，在海外的時(shí)候是一個(gè)交流的好機(jī)會，所以盡量跟導(dǎo)師、組內(nèi)的師兄師姐多交流，搞好關(guān)系。也可以抓住機(jī)會跟學(xué)校內(nèi)其他感興趣的老師、甚至其他大學(xué)的老師建立聯(lián)系套套磁，在之后的申請中都會有一定的幫助。

PhD項(xiàng)目選擇

其實(shí)選擇項(xiàng)目無非這么幾個(gè)指標(biāo)，學(xué)校名氣、綜排、專排、faculty。

其實(shí)申請PhD不必太在意學(xué)校排名，更需要關(guān)注這個(gè)項(xiàng)目在自己感興趣的領(lǐng)域的研究實(shí)力及faculty如何。如果這個(gè)項(xiàng)目和你的背景、興趣非常匹配，那也會增加你的競爭力的。

比如我申請了Penn State University，這個(gè)學(xué)校綜排和專排并不是很好，但在量子材料、拓?fù)浣^緣體等方向就有很多很好的faculty，和我的研究興趣也非常契合，培養(yǎng)的很多學(xué)生都回來在北大做研究，所以我覺得這也是個(gè)非常好的選擇。再比如我申請的Cornell的Applied Physics的項(xiàng)目，Jie Shan，Kin Fai Mak還有Paul McEuen等老師就和我的研究興趣還有背景很契合，在PS里我也特意強(qiáng)調(diào)了這一點(diǎn)。芝加哥大學(xué)的物理實(shí)力也非常強(qiáng)，但是我感興趣的領(lǐng)域的faculty就比較少，其他做凝聚態(tài)的老師我也沒有特別的興趣，所以干脆直接不申這個(gè)項(xiàng)目。

所以項(xiàng)目選擇最重要的還是綜合考慮你的背景、興趣和這個(gè)項(xiàng)目是不是匹配。背景好但強(qiáng)行申請匹配度很高的項(xiàng)目也是比較困難的。其他的因素比如funding，地理位置等因素也可以根據(jù)個(gè)人喜好綜合考慮。

大學(xué)四年應(yīng)該如何規(guī)劃

其實(shí)背景提升并沒有那么夸張，最主要的還是在科研方面強(qiáng)化或者尋找匹配。如何衡量你的科研方面的競爭力，無非是這么幾個(gè)指標(biāo)：科研經(jīng)歷，科研成果，推薦信，人脈，匹配度。科研成果、人脈可能自己不能完全掌控，但其他的總可以爭取一些。

科研經(jīng)歷應(yīng)當(dāng)關(guān)注質(zhì)量和數(shù)量。當(dāng)然質(zhì)量是第一位的，一個(gè)完整的、參與度高、理解深刻的科研經(jīng)歷是極有說服力的，因此參與每一個(gè)項(xiàng)目的時(shí)候都要認(rèn)真對待。數(shù)量多也是優(yōu)勢，數(shù)量多說明你投入的精力多，了解的領(lǐng)域更廣，學(xué)到的技術(shù)也更多。因此有機(jī)會可以多爭取一些機(jī)會，像是交換，科研實(shí)習(xí)等。

關(guān)于推薦信，我認(rèn)為強(qiáng)推大于牛推。也就是說一個(gè)對你了解深刻，共事時(shí)間長的導(dǎo)師寫的強(qiáng)推是最有說服力的，而大牛寫的一般質(zhì)量推薦信其實(shí)沒有那么理想。大牛的作用是他的話更容易讓人信服，不代表他對你的推薦就會更有力度。因此選擇推薦信的時(shí)候優(yōu)先選擇對你了解的、評價(jià)好的推薦人。當(dāng)然推薦信的質(zhì)量是建立在你在這個(gè)老師組里做的工作的情況，所以在平時(shí)做事情的時(shí)候就盡量認(rèn)真，給老師留下一些好的印象。

匹配度這個(gè)還是看你的背景和你申請時(shí)選擇的項(xiàng)目，選擇高匹配度的項(xiàng)目當(dāng)然競爭力會更強(qiáng)。不過也不必?fù)?dān)心被這個(gè)限制住，在未來有很多選擇其他方向的機(jī)會，不會有限制。

我的軟硬背景其實(shí)并不強(qiáng)，能申請到Cornell這個(gè)項(xiàng)目我覺得我主要是抓住了科研經(jīng)歷、推薦信、人脈和匹配度這幾個(gè)點(diǎn)。首先我科研成果并不亮眼，只有一篇四作AMI，但我參與的項(xiàng)目如果算上手頭這個(gè)一共是四個(gè)，所以還算豐富。推薦信這一項(xiàng)，因?yàn)槲以谑钇诳蒲械臅r(shí)候做的還比較認(rèn)真，雖然沒什么成果，但那邊老師給的評價(jià)還不錯，給了不錯的推薦信，再加上本研導(dǎo)師也給了比較給力的推薦信，所以推薦信上競爭力還可以。

我和這個(gè)項(xiàng)目的匹配度也還不錯。Cornell在凝聚態(tài)領(lǐng)域本身就很出名，我感興趣的幾個(gè)導(dǎo)師也是主要研究低維材料的電學(xué)光學(xué)力學(xué)性質(zhì)的，所以背景比較契合，競爭力也不錯。人脈這一項(xiàng)其實(shí)更多得益于我本研的導(dǎo)師，他在spintronics這個(gè)圈子里還是有一些影響力的，正好Cornell那邊jie shan，kin fai mak也做spintronics，所以他的推薦信會更有力一些。

關(guān)于申請的要素，老生常談，主要就是GPA，科研，英語，領(lǐng)域，人脈以及運(yùn)氣。

GPA這個(gè)其實(shí)很tricky，自然是多多益善。有些學(xué)校會比較看重，有些學(xué)校并不是特別在乎。比如Princeton，對績點(diǎn)要求就會比較高，3.8/4.0以上會比較有競爭力。一般大于3.7的GPA其實(shí)就能保證比較好的競爭力，不會拖后腿。不過GPA也不是決定因素，所以同學(xué)們在刷GPA的時(shí)候應(yīng)留有充足的時(shí)間分給其他活動。

科研，不用說，核心競爭力。對于做理論的同學(xué)一般需要有一定publication，做實(shí)驗(yàn)的同學(xué)沒有publication也是很正常的情況，更重要的是科研經(jīng)歷本身。

英語一般是TOEFL，GRE，GRE Sub三項(xiàng)。一般情況下項(xiàng)目會有最低TOEFL要求，但絕大多數(shù)情況不會卡最低分，通常來說95-100分就足夠，105及以上最好。同時(shí)Speaking 22分足夠滿足大多要求，24分就基本無障礙了。GRE，對于理工科150+170及以上就足夠了，一般沒有最低分要求。GRE Sub一般也沒有最低分要求，而且這個(gè)屬于高了不會幫你加分但低了會拖后腿的項(xiàng)目，一般960及以上就沒問題。

至于領(lǐng)域，也就是你申請的方向。這個(gè)方向的現(xiàn)狀會影響申請難度。比如高能相對凝聚態(tài)就會難申一些，理論相對實(shí)驗(yàn)就會更難申，大氣物理相比其他方向競爭沒有那么激烈，核物理申請則比較困難。

人脈，是決定申請結(jié)果一個(gè)很重要的因素，即使對于學(xué)術(shù)圈內(nèi)的研究者也是非常重要的。像是你的導(dǎo)師的人脈，自己套磁建立的和教授的聯(lián)系、學(xué)術(shù)會議上的交流等都是重要的人脈。比較強(qiáng)的人脈完全有可能直接幫你錄取這個(gè)項(xiàng)目，所以平時(shí)要注意和圈內(nèi)的人搞好關(guān)系，也盡量有意識推廣自己的研究成果，多跟其他人交流。

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