“在读博之前，我成绩平平，不怎么爱学习，也没有考上好大学。”张秋波回忆，读博、做科研是他人生的转折点。

近日，美国劳伦斯·伯克利实验室郑海梅团队在Nature上发文，实现了液相电化学液体池原子分辨成像的突破，同时打破了对带电固液界面的传统认知。

张秋波在郑海梅课题组做博后，他是论文的第一作者，也是整个研究的主导者。在高手如云的伯克利实验室，张秋波的学历背景并不突出——本硕都是一般院校。但自读博以来，张秋波“没发过差文章”，这次更是发表了人生中的首篇Nature文章。

“人生是一个长跑的过程，重要的是不迷失。”张秋波告诉《中国科学报》。这其实并不是一个“咸鱼翻身”的故事，因为只要找准了人生方向，每个人本就不是“咸鱼”。

郑海梅（左一）与张秋波工作照。

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两个重要突破

电化学反应是由电流引起或伴随电流的化学变化，是电化学电池（如干电池、蓄电池）、电解（如电解水、金属电镀）、燃料电池和太阳能燃料发电等技术的基础。

液相电化学是当今国际的研究热点，涉及能源、环境等各个方面，但是关于液相电化学过程的微观细节，尤其是其原子动态，目前尚不可知。近二十年来，郑海梅课题组一直致力于高分辨液体池的探索，在原子尺度上观察相关物理化学过程的动态细节。

“我们开发了一种新型的电化学液体池——使用聚合物膜取代硅窗口，并结合纳米制造工艺在薄膜上沉积电极来提高液体池的分辨率。”据张秋波描述，他们在技术上的突破是独一无二的，已经申请了专利，“别的实验室纵然有‘高大上’的电镜仪器，也实现不了这个技术”。

发表在Nature上的研究，其中张秋波为第一作者，郑海梅为通讯作者。

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张秋波总结称，这项研究实现了两个重要突破。

第一，通过开发新型电化学液体池，在原位技术上实现了透射电镜在液相环境中表征的分辨率，能够达到原子级别的分辨率，并对反应中的化学现象进行元素和化学态的实时跟踪。

第二，打破了对带电固液界面（固体与电解液的接触面）的传统认知。张秋波等人发现，在铜催化的二氧化碳还原过程中，在固液界面处存在着一个很难被观察到的非晶中间相。而以往的研究者往往忽视非晶中间相的存在及其对电化学反应的作用。

而这两点突破，无疑都具有巨大的应用潜力。

在论文发表后，郑海梅和张秋波陆续收到多封电镜公司发来、希望“寻求合作”的邮件——他们开发的新型电化学液体池可以用于研究不同的电化学体系，并应用于许多不同的领域，如生物、化学、物理领域；在规模化生产后，可提供给各高校、各研究所用于研究。

此外，他们发现的非晶中间相能够重构催化剂的表面，调节催化剂和电解液之间的质量传输，从而影响催化剂的效率和稳定性。“弄清这个机理之后，我们可以优化催化剂并用于二氧化碳还原，这样可以解决能源污染和温室效应的问题。应用到产氢或生物方面，还可以带来经济效益。”张秋波说。

张秋波。

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“十年磨一剑”

“有人调侃道，在Nature上发一篇文章，就要大病一场。”张秋波笑着说，一篇好文章背后的工作量是巨大的，要持续不断地耗费精力。

前期，郑海梅课题组研究液体池丰富的经验为整个研究打下了良好的基础。纵使如此，张秋波光做实验也耗费了2年时间。收到审稿人评审意见后，为了尽快回答审稿人的问题，张秋波连续多日熬夜做补充实验，并给出近70页的数据和详细论证。

“在论文被接收之前，任何一个环节都可能导致‘流产’，直到最后才能松一口气。”张秋波告诉《中国科学报》，好的文章一定是“十年磨一剑”的过程，尤其是发在Nature、Science、Cell这三大重量级期刊上，不仅需要很高的创新性，还需要很强的应用性和广泛的影响力，各方面都要做到卓越、完美。

据张秋波描述，这项研究在实验上非常有挑战性，要克服许多困难，比如液相在真空中容易泄漏，电极容易出现短路等。

“我们这个实验和常规的不太一样，实验中的一切都在不断变化。”张秋波说，这需要他快速做出反应。观察到新变化后，如果还要先和导师讨论再处理，就来不及了，因为其间会发生新的情况和变化。因此，整个实验对张秋波的独立性和科研敏锐度要求很高。

郑海梅非常肯定张秋波的科研水平。她认为，张秋波在做科研上很有天赋，并且后天的训练很扎实。在来到郑海梅课题组之前，张秋波已经有原位电学的实验背景，能够完成组内一些同学无法完成的实验。

怎么才能静下心做科研？张秋波对此的回答是，科研就是追求本真，要先放下内心在意的一些东西，水到渠成之后，那些世俗在意的东西自然就来了。

张秋波和儿子合影。

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从“成绩平平”到爱上科研

比起身边的许多人，张秋波的履历并不亮眼，科研起步也较晚——他直到攻读博士才初次接触科研。不过，在张秋波的自述中，从“成绩平平”到爱上科研，一切都有迹可循。

“我从小贪玩，虽然对物理和数学感兴趣，但语文和英语不太好，加上高三时摔断了腿，高考并没有考好。后来考研进入南京大学物理系复试，但因本科背景不好，被调剂到另一所学校。”张秋波笑着评价自己的经历为“一路玩到了硕士”。

硕士毕业后，张秋波成为东南大学教授孙立涛的博士生，主要做原位电学实验。这一次，他真正接触到了科研。在导师孙立涛潜移默化的影响下，张秋波对科研产生了浓厚的兴趣。博士期间，他的第一篇论文就发表在了Nature子刊上，这也给了他很大信心。

在张秋波的回忆中，孙立涛是一位优秀而“有态度”的导师，他从不push学生，只push自己，但孙立涛认真自律的工作态度无形中影响着所有学生。“每次去找他讨论时，他即使再忙再累，哪怕熬了通宵、眼睛都快要睁不开，还是会认真和你聊。”张秋波说。

孙立涛对科研的态度同样影响着张秋波——做什么都要往深里挖，而不是一有什么发现就着急发文章；多想想结果的普适性，多做些实验，在时间中沉淀。

博三时，张秋波以交换生的身份来到伯克利实验室，跟随郑海梅做液体池的相关研究，从此与郑海梅课题组“结缘”。张秋波很喜欢这里的氛围。据他描述，郑海梅尊重学生兴趣与意愿，给予大家很高的自由度。

“在这里做科研是一件快乐的事情。我们大家会一起hiking（户外徒步），一起吃饭，海梅老师会邀请我们去家里面吃点饭、喝点酒，聊聊科研，这是一个非常好的科研环境。”张秋波说。

课题组的伙伴们一起玩飞盘。

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张秋波在郑海梅课题组一交换就是2年，临到博士毕业时，他回国“毕了个业”，又飞回美国继续做郑海梅的博士后。

张秋波总结，自己做科研以来“没发过差文章”，他把每一个实验做到细致，把每一篇文章都发表在高水平期刊上。他很感谢两位恩师，无论是科研技巧还是科研态度，他都从后者身上学到了很多。

“我不是那种典型985的孩子，直博去做科研。我曾经学习不好，但不代表学习能力差。人生是一个长跑的过程，你要有主动性，另外要向周围人学习。”张秋波说。正如他在朋友圈中所写的那样——“一直在路上！明天会更好！”

论文链接：

https://doi.org/10.1038/s41586-024-07479-w

文中图片均为受访者提供