作者:张晴丹 来源: 中国科学报 发布时间:2022-8-11
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从投稿到发表用时两年
阿秒尺寸分辨团簇光谱“技惊四座”

 

■本报记者 张晴丹

2020年6月24日,一篇关于水中电子阿秒电离问题的论文投递到了《自然》编辑部。作者们原本以为论文很快会被接收,然而却陷入了漫长的等待。

论文经历了三轮审稿,该科研团队对审稿意见的回复累计长达99页。最终,在今年6月28日,论文终于被《自然》接收,两周后以加速预览形式在线发表。

从投稿到发表,用时两年多。第一作者、华东师范大学研究员宫晓春感触颇深。

提供一种全新视角

对于大多数人来说,水是再熟悉不过的事物了,但在科研工作者眼中,它却是一个丰富多彩而又神奇的物质媒介。

水是液态的,而用来做研究的大多是孤立的水分子。从水分子到液态水如何演变的问题,实验理论上已有很多探索。其中,实验中直接观测电子结构如何演化,尤其在电子本征运动时间尺度上的演化,颇具挑战性。

比原子核运动更快的是电子,决定物质结构的也是电子,这意味着关于水电子结构部分的探测十分关键。像常见的一些静态红外光谱测量,都是慢尺度飞秒乃至皮秒量级,而在电子电离一瞬间对电子状态的测量却是个空白领域。宫晓春与瑞士科研团队主要探索的就是这部分内容。

此外,前期实验已报道单分子水与液态水的电子特征有巨大差别,究竟是哪些因素所致,是需要去努力解释的基本科学问题。

在突破许多概念和方法上的挑战后,科研团队发展出阿秒尺寸分辨团簇光谱技术,用以观测尺寸分辨的水团簇内的阿秒电子动力学,并测量依次增加分子数。对水团簇光电子电离延迟时间的影响,相关实验结果已在2018年年底基本完成。

论文通讯作者、瑞士苏黎世联邦理工学院(ETH)物理化学实验室教授H. J. W?觟rner于2019年第一次在会议上介绍相关成果时,一下子便“技惊四座”。

他们的研究成果提供了一种观察电子团簇结构演化的全新视角,从技术上弥补了团簇研究领域的空白,让学术界有了新的技术和方法去探索未知的领域。

在接受《中国科学报》采访时,宫晓春看起来却非常淡然。“这篇论文的发表,别人可能会认为是非常新颖的工作。但对我来说早已过去两年,许多新的探索已经开始推进。”

审稿漫长,放缓发表进程

所有的研究工作早在2019年就已全部完成,加上做理论和后期整理,论文最终在2020年6月24日投到《自然》。在第一轮同行评议环节,第一位审稿人未回复;第二位审稿人举双手赞成发表,并表示这项研究成果“意义非常惊人”;第三位审稿人的意见却耐人寻味。

“他一开始怀疑我们实验数据的分析方法和理论方法。但我们做这行很久了,在数据测量方面已处于领先水平。我们仔细回复了他的实验及理论问题,在第一轮回复内容中就回答了他提出的实验问题。”宫晓春说。

没想到,这位审稿人在第二轮仍继续围绕理论问题发散思考。“他提的理论问题是这个领域一直没有人能回答、大家都在致力于解决的问题,超过了目前理论计算的承受力。”

等待这位审稿人回复意见的时间有时长达数月。“我们每次都是一个月内回答审稿人提出的问题,之后等待的过程着实比较艰难,心情犹如坐过山车。”宫晓春说。

好在从第二轮开始,《自然》编辑看出这位审稿人所提问题并不客观。在仔细阅读了审稿意见及科研团队的回复内容后,期刊编辑在第二轮结束后,又重新找了第四位审稿人。

第四位审稿人虽然写了很长的意见——涉及30多个问题,但都是一些细碎之处,比如激光参数、分辨率、分析方法等方面的问题。他表示非常赞赏这项研究工作,并希望科研团队把普适性拓展一下。

在宫晓春看来,第四位审稿人的确体现了一位审稿人该有的价值。

“我们猜测他应该是研究水相关问题的专家,因为他对水局域化或电子离域化问题认识得很透彻,所以他知道我们的实验结果确实是对的。他指出我们应该在一开始就把研究亮点展示清楚。”宫晓春说。

第四位审稿人客观公正的分析,赢得了编辑的信任。经过科研团队基于审稿人意见多次“精雕细琢”,论文终于在今年6月28日被《自然》接收。

科研团队针对全部审稿意见的回复加起来竟有99页,宫晓春打趣说,“都可以出本书了!”他们选择对外公开发表回复意见,附在论文后面。

三轮“历劫”下来,大家从最初的充满期待和心潮澎湃,到后来耐性逐渐被消磨殆尽。宫晓春也在这场煎熬里越来越“佛系”,之后面对任何事情都能泰然处之。

两次参与组建实验室

和许多人一样,宫晓春从小就有一个科学家的梦想。

2012年本科毕业后,宫晓春被保送到华东师范大学,跟着刚回国不久的华东师范大学教授吴健一起建实验室。组仪器、做实验、分析数据、研读论文……他逐渐找到了科研工作的节奏和乐趣。

两年间,他跟随导师一同搭建了分子多维动量精密符合测量实验系统,其中涉及到超高真空技术、超声分子束源、时间飞行谱仪、电子离子符合探测、数据采集等多项复杂技术。基于该实验系统,他结合时间频率域精密控制的飞秒激光脉冲,开展分子超快行为测控方面的实验研究,并取得累累硕果。

宫晓春对ETH一直有种执念,尤其是对H. J. W?觟rner和U. Keller两位教授特别敬重,他们都是阿秒领域的顶尖专家。读博期间,宫晓春多次出国交流。在2015年去维也纳科技大学交流学习时,他给两位教授发邮件,表达想去实验室参观学习的意愿,最终如愿以偿。

博士毕业后,宫晓春获得了留校资格。机缘巧合与H. J. W?觟rner再次联系,并在ETH物理化学系从事博士后研究工作。

“H. J. W?觟rner在阿秒领域的研究正好是我博士期间没有涉足的,而我在符合测量方面的研究又正是他缺乏的。所以我俩一拍即合,正好可以优势互补,开启新领域。”宫晓春说。

合作第一步就是要建实验室。宫晓春回忆,当时H. J. W?觟rner给了他一个很空旷的实验室,里面只有几张台子和一堆废弃的物品,他就从这里“白手起家”。

“建实验室时,ETH教授Hans Jakob对我的支持很大,拥有最高的优先权。只要我需要,他会第一时间满足我的各项需求,并提供指导。所以我仅用半年就在那里建了一个实验室,当然也投入了大量的经费。”宫晓春说。

当H. J. W?觟rner拿着这项成果出去作报告时,其他同行都为半年之内蹦出个实验室而惊叹不已,并称该成果简直“从天而降”。而H. J. W?觟rner则很高兴地表示,“一切都是在对的时间遇到对的人。”

两次建实验室的经历,宫晓春从头到尾都参与了,这让他的各方面能力快速得到提升。2019年初,宫晓春回到华东师范大学任教,现已是一位博士生导师,并在去年获得国家优秀青年科学基金。

不过,宫晓春并不觉得自己有多么出色。他表示自己只是科研队伍里普通的一员,只是喜欢埋头做实验,遨游在探索科学的世界里。

相关论文信息:

https://doi.org/10.1038/s41586-022-05039-8

《中国科学报》 (2022-08-11 第1版 要闻)
 
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