向立民，武汉大学化学与分子科学学院教授、博士生导师。2010年于北京大学化学学院获得学士学位，师从裴坚教授；2016年于美国亚利桑那州立大学获得化学博士学位，师从陶农建教授，研究方向为单分子电子学；2016年至2020年在美国加州大学伯克利分校从事博士后研究，师从Ke Xu教授，专注于超分辨荧光成像技术的开发与应用。2021年3月加入武汉大学，现任教于化学与分子科学学院，并于2022年获批国家重点研发计划青年项目。

向立民教授的研究聚焦于生物大分子（如DNA和蛋白质）的单分子表征技术。在体外单分子电学表征领域，他利用扫描隧道显微镜断裂结技术（STM break junction）系统研究了DNA及其修饰结构的电荷传输性质；在体内单分子定位成像领域，他开发了新型多功能超分辨荧光成像技术，实现了多组分同步功能化成像。近年来，他在单分子电子学与超分辨成像领域取得了一系列重要成果，以第一作者或通讯作者身份在Nature Nanotechnology、Nature Methods、Nature Chemistry、Nature Communications、Journal of the American Chemical Society等国际顶级期刊发表论文10余篇，并受邀在Nature和Nature Chemistry上发表评论性文章，评述单分子电子学与超分辨成像技术的最新进展。

课题组长期招收博士后、博士生与硕士生，提供充足的招生指标及学校重点资助博士后名额。欢迎对单分子表征、超分辨成像及相关领域感兴趣的青年才俊加入我们的研究团队，共同探索科学前沿！

代表性论文 (^# 共同一作; * 通讯作者)：

1. L. Xiang†, K. Chen†, R. Yan, W. Li & K. Xu*, “Single-molecule displacement mapping unveils nanoscale heterogeneities in   intracellular diffusivity”. Nat. Methods 2020, 17, 524-530

2. L. Xiang, M. Wojcik, S. J. Kenny, R. Yan, S.   Moon, W. Li & K. Xu*, “Optical characterization of surface adlayers and   their compositional demixing at the nanoscale”. Nat. Commun. 2018, 9, 1435

3. L. Xiang*, R. Yan, K. Chen, W. Li, K. Xu*,   "Single-molecule displacement mapping unveils sign-asymmetric protein   charge effects on intraorganellar diffusion," Nano Lett. 2023, 23, 1711

4. L. Xiang†, K. Chen†, K. Xu*, “Single molecules   are your quanta: A bottom-up approach toward multidimensional   super-resolution microscopy”. ACS Nano   2021, 15, 12483-12496

5. R. Sha†, L. Xiang†, C. Liu†, A. Balaeff, Y.   Zhang, P. Zhang, Y. Li, D. N. Beratan*, N. Tao* & N. C. Seeman*, “Charge   splitters and charge transport junctions based on guanine quadruplexes”. Nat. Nanotech. 2018, 13, 316-321

6. L. Xiang, J. L. Palma, Y. Li, V. Mujica, M. A.   Ratner & N. Tao*, “Gate-controlled conductance switching in DNA”, Nat. Commun. 2017, 8, 14471

7. C. Liu†, L. Xiang†, Y. Zhang, P. Zhang, Y. Li, N.   Tao & D. N. Beratan*, “Engineering nanometer-scale coherence in soft   matter”, Nat. Chem. 2016, 8, 941-945

8. L. Xiang, J. L. Palma, C. Bruot, V. Mujica, M. A. Ratner & N. Tao*, “Intermediate tunnelling–hopping regime in DNA charge transport”, Nat. Chem. 2015, 7, 221-226

9. L. Xiang, N.J. Tao*, “Reactions triggered electrically”, Nature 2016, 531, 38-39 (Commentary Article)

10. L. Xiang, K. Xu*, “Super-resolution writing”, Nat. Chem. 2019, 11, 969-971 (Commentary Article)

图1：单分子光学成像与电学测量技术在生命分析领域中的独特应用。

• 左图：基于化学极性解析的单分子定位成像技术，揭示了有机表面吸附层的多样化形貌与化学成分分布；

• 中图：通过扩散速率解析的单分子定位成像技术，直观展现了活细胞核内纳米尺度扩散速率的空间异质性；

• 右图：单分子电导测定技术系统解析了单个水分子的不同导电构型及其导电性能差异。

该图展示了单分子技术在揭示纳米尺度复杂现象中的强大能力。

研究方向：

实验室致力于发展多维度和功能性的超分辨率成像技术，以揭示生物系统和纳米材料中的纳米级异质性。我们的研究主要围绕以下几个方向展开：

I. 多维超分辨率成像技术的创新：我们开发先进的成像技术，以捕捉纳米尺度上的功能信息，包括扩散性、极性、电势、酶活性、离子浓度等关键参数。

II. 复杂环境纳米级异质性的可视化：我们致力于绘制和分析细胞内环境和纳米材料中的纳米级异质性，从而在单分子水平上探索结构与功能的关系。

III. 多维超分辨荧光成像系统与电化学系统的整合：通过将多维超分辨率成像与电化学系统相结合，我们研究单分子电学与光学特性之间的相互作用，揭示这些相互作用如何影响纳米尺度的生化活动。

通过这些努力，我们旨在推动成像技术的边界，并深化对复杂纳米尺度现象的理解。