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董振超:一种懵懂 一份坚持

www.jyb.cn 2013年06月11日  来源:光明日报

一种懵懂 一份坚持

——中科大教授董振超是如何取得亚纳米拉曼成像重要成果的

  “这项工作打破了所有的纪录,是该领域创建以来的最大进展”“是该领域迄今质量最高的顶级工作”。这是国际权威学术期刊《自然》杂志审稿人对中国科大6月6日发表的科研成果——在国际上首次实现亚纳米分辨的单分子光学拉曼成像的评价(本报6月6日一版报道)。世界著名纳米光子学专家在同期杂志上以《光学光谱探测挺进分子内部》为题撰文评述了这一成果。

  这项工作由中国科大侯建国院士领衔的单分子科学团队的董振超研究小组完成。董振超教授,这位有着丰富科研背景的60后学者,面对盛赞,保持着一份真诚的谦逊:“我只是懵懂地闯入了这个领域,指引我的是对科学最基本的好奇心。”

  错过与重逢

  研究“拉曼”,让董振超深深地着迷。此次在《自然》杂志正刊发表的研究成果,正是实现了世界最高分辨率的单分子拉曼成像,从而将具有化学识别能力的空间成像分辨率提高到一个纳米以下。董振超是该论文的通讯作者之一,在其中的作用至关重要。

  然而,他却称自己是这个领域的新手。回顾30多年的科研生涯,董振超笑称自己整天在走江湖,研究领域发生了不少变化:从量子化学开始,中间途经结构化学、固体化学、表面科学、单电子学,最近十几年又闯入纳米光子学领域,研究单分子发光和拉曼散射现象——如此丰富的跨界经历,既是命运对他的选择,也是他对命运的选择。

  1964年1月,董振超出生于福建安溪。1979年,年仅15岁的他在老家参加高考。“我当时最心仪的就是物理,但是命运却和我开了一个玩笑。”董振超对那场至关重要的考试记忆犹新,“上午考语文发挥得不好,可能当时年龄太小,心理素质不行,直接影响了下午的物理考试。”非常无奈,董振超与他最喜爱的专业失之交臂了。他填报了四川大学(并入四川大学前的成都科技大学),选择了一个名字奇怪的专业——理论化学专门化。后来他才知道,这个专业其实就接近于现在的量子化学专业。虽然没有学成物理专业,但这个专业和物理的量子概念有交集。

  这次意外邂逅让董振超欣喜不已,他很快在这个化学与物理的交叉点上找到了乐趣。在学习自己专业之外,他拿出大量时间去学习物理课程,在图书馆借阅大量经典力学、量子物理方面的书籍。“宿舍晚上会统一熄灯,我就带着一个台灯,去学校的洗衣房看书,那里有插座,可以看到很晚。”日积月累,董振超有了非常可观的物理书籍的阅读量。

  这份对物理的喜爱,像一颗随时可能萌芽的种子,埋进了董振超的心里。在1983年到1995年间,他一直在化学领域悉心研究,从厦门大学到中科院福建物质结构研究所,再到美国爱荷华州州立大学Ames国家实验室,他在化学领域的科研经历日趋丰富,并在固体化学的纳米裸簇领域有所建树。

  1996年,一个偶然的科研机遇让他与物理再次相遇。日本国家材料科学研究所的根城均教授邀请正在美国做博士后的董振超参加一个单电子学的科研项目,请他负责其中关于纳米结构的研究部分。“我很快就接受了这个邀请,化学与物理的交叉点正是我的兴趣所在,有什么理由去拒绝呢?”董振超说,“这是我从事科研工作以来,第一次遇到化学和物理的结合点。”就这样,董振超开始正式进入他所神往的物理与化学交叉领域。

  对科学怀有一份天真

  一直在研究化学的董振超转入交叉学科领域时,对自己的定位是“物理学科的门外汉”。然而,前期所累积的多学科研究背景却在潜移默化中支持着他的研究之路。

  “我不是物理专业出身,经常会冒出一些很天真的想法。这些想法有时会跳出某个专业的思路限制,给我带来和别人不一样的视角。”董振超笑谈,“这其实是一把双刃剑,在业内人士看来,有的想法不符合这个专业的思路,但有时也可以独辟蹊径,剑走偏锋。”

  2004年,董振超应侯建国院士邀请,加入中国科大的单分子科学研究团队,开展单分子光电子学的研究工作。“这一团队当时在世界上就已经享有盛誉,在侯建国院士的带领下,其研究工作素以实验与理论精妙结合而著称。我在日本的实验研究中观察到许多新现象,但苦于缺乏有力的理论理解和支持。因此,能有幸加盟这个团队是我人生的又一转折。”

  在回国到中国科大工作的前几年里,董振超潜心致力于研制以科学目标为导向的科研设备,他认为“没有实验技术的创新,是很难做出真正有创新性的研究工作的。”研究风格也更趋于不盲目追求论文高产,而注重论文的质量和价值。“我希望我们做出的研究工作能够在人类的基础认知方面有所推进,哪怕只是一个小领域里面的一小步。”董振超说。在这样的思路下,近十年来,他与团队其他成员密切合作,一方面研制先进的高分辨高灵敏光电检测设备,另一方面不断探索分子尺度上的光子态调控手段,开展单分子电致发光、分子等离激元光学等与未来纳米光电集成技术密切相关的前沿研究。

  2010年1月,一项重大科研成果发表于《自然—光子学》上:董振超所在的团队将扫描隧道显微技术与光学检测技术相结合,首次展示亚波长尺度下的纳腔等离激元可以作为一种频率可调的近场相干光源,有效控制分子的发光特性,实现新奇的电光效应:电致热荧光、能量上转换发光和“彩色”频谱调控。该成果得到了审稿人的高度评价,认为这项工作的最重要之处“在于作者的发现远远超越了该领域以往的报道”,被学术界称为光子学中的“禁阻之光”。

  “我在不同的科研环境中从事过研究工作,中国科大宽松的学术环境和浓郁的科研氛围,给我留下了非常好的印象。在这个环境里,我的很多‘天真’想法具备了不断尝试的空间。”

  对科学怀有一份天真,已然成为董振超的一种科研态度,这发自他内心中对科学最本能的好奇心和探索欲,促使他不断尝试和开拓。

  团队要合作也要碰撞

  6月6日,《自然》刊登了中国科大实现亚纳米分辨的单分子光学拉曼成像的成果,董振超认为,这是整个团队精诚协作的成果。“我们这个团队,有着非常好的合作氛围。侯老师虽然很忙,但一有空,就会召集团队成员坐在一起开展讨论研究结果,交流各自最新的研究动向。”董振超说,“非常可贵的一点,团队成员之间常常会有不绕弯子的思想碰撞,在热烈的讨论中加深对现象的理解,明确研究内容和目标。”

  董振超认为成员间能够不绕弯子、直率地表达意见是一个团队成事的基础。“如果在讨论的时候还要考虑面子问题,不能言尽其意,那也就失去了团队讨论的意义了。这一点,我们的团队做得非常好!”董振超对此深感自豪。“就拿这次亚纳米分辨拉曼成像工作来说吧。两年前我们就初步获得了实验结果,但由于这样高的分辨率超越了所有文献报道和当时的理论预测,对其背后的机理十分迷惑。正是通过与众多团队成员,特别是侯建国院士、杨金龙和罗毅教授的反复讨论,甚至争辩,才悟出非线性受激拉曼散射过程在信号增强和空间分辨率提高方面所起的重要作用。”

  谈到学术交流和合作的重要性,董振超还颇有感触地说:“当今科学研究,学科交叉特色很突出,要想做出好成果往往需要交流和合作。尤其对于像我这样的物理和光学‘门外汉’,与国内外顶尖专家的直接交流和合作更是不可缺少。一方面它是获取相关领域前沿知识和动向的捷径,另一方面因看问题视角不同,可以触发出新的思路和灵感,同时还可以避免研究工作中‘闭门造车’、‘夜郎自大’、出现低级错误的问题。这次与西班牙纳米光子学专家哈维尔·爱知普利亚教授的合作就是一个很成功的例子。”

  对董振超来说,“跨界”的科研路,需要付出更多。“从化学,到物理,到光学,我必须不断地去补充‘能量’,很费劲但也很有乐趣、很充实。不过,这变化之中也有一个中心概念是我始终坚持不变的,那就是对‘量子’的探索。”董振超说,“在好奇心和物理直觉的驱动下,做研究最需要的就是坚持。在交叉学科领域,这份坚持使我不用担心下一步工作的方向和空间。”

  带着一种懵懂,守着一份坚持,在探索微观世界量子现象的征途上,董振超还有着更多为之努力的期待和可能。(通讯员 曾皓 记者 李陈续)


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{ 编辑:周玲玲 }

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