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      作者:張晴丹 來源:中國科學報 發布時間:2022/8/10 23:33:47
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      從投稿《自然》到發表用了兩年多!一作感觸頗深

       

      2020年6月24日,一篇關于水中電子阿秒電離問題的稿子投遞到Nature編輯部。論文作者們原本以為很快會被接收,然而,卻陷入了漫長的等待。

      論文經歷了三輪審稿,該科研團隊對審稿意見的回復竟累計長達99頁。最終,在今年6月28日,論文被Nature接收。兩周后,論文以加速預覽形式在線發表。

      論文從投稿到發表,足足用了2年多的時間。論文一作、華東師范大學研究員宮曉春感觸頗深。

      成果問世時“技驚四座

      水對于大多數人來說是再熟悉不過的事物了,但在科研工作者眼中,水卻是一個豐富多彩而又充滿神奇色彩的物質媒介。

      水是液態的,而用來做研究的大多是孤立的水分子。從水分子到液態水如何演變的問題,實驗理論上已有很多探索。而其中,實驗上直接觀測電子結構是如何演化,尤其在電子本征運動時間尺度上,是頗具挑戰性的。

      比原子核運動更快的是電子,決定物質結構的也是電子,這意味著關于水電子結構部分的探測十分關鍵。像常見的一些靜態紅外光譜測量,都是慢尺度飛秒乃至皮秒量級的,而在電子電離一瞬間對電子狀態的測量卻是個空白領域。宮曉春與瑞士科研團隊主要探索的就是這部分內容。

      此外,前期實驗已報道單分子水與液態水的電子特征有著巨大差別,而究竟是哪些因素導致,是需要去努力解釋的基本科學問題。

      在突破許多概念和方法上的挑戰后,科研團隊發展出阿秒尺寸分辨團簇光譜技術,用以觀測尺寸分辨的水團簇內的阿秒電子動力學,并測量依次增加分子數,對水團簇光電子電離延遲時間的影響,相關實驗結果在2018年年底便基本完成。

      論文通訊作者、蘇黎世聯邦理工學院(ETH)物理化學實驗室教授H. J. W?rner,于2019年第一次在會議上介紹相關成果時,一下子便“技驚四座”。

      微信圖片_20220810133347.jpg

      論文中提出阿秒尺寸分辨團簇光譜技術。依托的實驗室是怎樣從無到有,建設成最前沿的實驗室。受訪者供圖

      他們的研究成果,提供了一種觀察電子團簇結構演化的全新視角,從技術上彌補了團簇研究領域的空白,讓學術界有了新的技術和方法去探索未知的領域。

      不過,在接受《中國科學報》采訪時,宮曉春看起來非常淡然。因為在他心里,這件事早已畫上句號。

      “這篇論文的發表,可能別人會覺得是非常新穎的工作。對我來說已經過去兩年,許多新的探索已經推進下去了。宮曉春說。

      審稿漫長,放緩發表進程

      所有的研究工作早在2019年就全部完成,加上做理論和后期整理,最終論文在2020年6月24日投到Nature。起初,科研團隊都對研究結果信心十足,以為很快會被接收,然而,卻陷入了漫長的等待。

      在第一輪同行評議環節,審稿人一未回復,審稿人二舉雙手贊成發表,并表示這項研究成果“意義非常驚人,而審稿人三的意見則耐人尋味。

      “他一開始懷疑我們實驗數據的分析方法和理論方法。但我們做這行很久了,在數據測量方面已處于領先水平。我們仔細地回復了他的實驗及理論問題,在第一輪回復內容中就打消了他提出的實驗問題。宮曉春說。

      沒想到,這位審稿人在第二輪卻繼續圍繞理論問題發散思考。“他提的理論問題是這個領域一直沒有人能回答的、大家都在致力于解決的問題,超過了目前理論計算的承受力。

      等待審稿人三回復意見的時間有時長達數月。“我們每次都是一個月內回答審稿人提的問題,之后等待的過程著實比較艱難,心情猶如坐過山車一樣。宮曉春說。

      好在從第二輪開始,Nature編輯看出審稿人三所提的問題并不客觀。在仔細閱讀了審稿意見以及科研團隊的回復內容后,期刊編輯在第二輪結束后,重新找了第四位審稿人。

      審稿人四雖然寫了很長的意見,涉及30多個問題,但都是一些細碎之處,比如激光參數、分辨率、分析方法等方面的問題。他表示非常贊賞這項研究工作,并希望科研團隊把普適性拓展一下。

      在宮曉春看來,審稿人四的確體現了一位審稿人該有的價值。

      “我們猜測他應該是研究水相關問題的專家,因為他對水局域化或者電子離域化問題認識得很透徹,所以他知道我們的實驗結果確實是對的。他指出我們應該在一開始就把研究亮點展示清楚。宮曉春說。

      審稿人四客觀公正的分析,贏得了編輯的信任??蒲袌F隊基于審稿人意見對論文多次“精雕細琢,論文終于在今年6月28日被Nature接收。

      科研團隊針對全部審稿意見的回復加起來竟有99頁,宮曉春打趣說,“都可以出本書了!他們選擇對外公開發表回復意見,附在論文后面。

      三輪“歷劫下來,使得大家從最初的充滿期待和心潮澎湃,到后面逐漸被消磨殆盡。宮曉春也在這場煎熬里練出了“佛系,之后的任何事情都能泰然處之。

      兩次參與組建實驗室

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      宮曉春      受訪者供圖

      和許多人一樣,宮曉春從小就有一個科學家的夢想。

      2012年本科畢業后,宮曉春被保送到華東師范大學,跟著剛回國不久的吳健教授一起建實驗室。組儀器、做實驗、分析數據、研讀論文……他逐漸找到了科研工作的節奏和樂趣。

      兩年間,他跟隨導師一同搭建了分子多維動量精密符合測量實驗系統,其中涉及到超高真空技術、超聲分子束源、時間飛行譜儀、電子離子符合探測、數據采集等多項復雜技術?;谠搶嶒炏到y,他結合時間頻率域精密控制的飛秒激光脈沖,開展分子超快行為測控方面的實驗研究,并取得累累碩果。

      宮曉春對ETH一直有種執念,尤其是對H. J. W?rner和U. Keller兩位教授特別敬重,他們都是阿秒領域的頂尖專家。讀博期間,宮曉春多次出國交流。在2015年去維也納科技大學交流學習時,他給兩位教授發郵件,表達想去實驗室參觀學習的意愿,最終如愿以償。

      博士畢業后,宮曉春獲得了留校資格。機緣巧合與H. J. W?rner再次聯系,并以博后的身份在ETH物理化學系參與工作。

      H. J. W?rner在阿秒領域的研究正好是我博士期間沒有涉足的,而我在符合測量方面的研究又正是他缺乏的。所以我倆一拍即合,正好可以優勢互補,開啟新領域。”宮曉春說。

      合作第一步就是要建實驗室。宮曉春回憶,當時H. J. W?rner給了一個很空曠的實驗室,里面只有幾張臺子和一堆廢棄的物品。他就從這里“白手起家”,沒日沒夜潛心鉆研、一周七天地循環工作著。

      “建實驗室時,ETH教授Hans Jakob對我的支持很大,擁有最高的優先權。只要我需要,他會第一時間滿足我的各項需求,并提供指導。所以我僅僅用半年時間就在那里建出一個實驗室,當然也投入了大量的經費。”宮曉春說。

      H. J. W?rner拿著這項成果出去作報告時,其他同行都為半年之內蹦出個實驗室而驚嘆不已,并稱該成果簡直“從天而降”。而H. J. W?rner則很高興地表示,“一切都是在對的時間遇到對的人。”

      兩次建實驗室的經歷,宮曉春從頭到尾都參與了,這讓他的各方面能力快速得到提升。2019年初,宮曉春回到華東師范大學任教,現已是一位博士生導師,并在去年獲選國家優秀青年科學基金。

      不過,宮曉春并不覺得自己有多么出色。他表示自己只是科研隊伍里普通的一員,只是喜歡埋頭做實驗,遨游在探索科學的世界里。

      “這篇論文的發表已成往事,我只想著眼于未來,還有太多未知領域等著我去探索,以后還要做出更多更好的成果,這才是重點。”宮曉春表示。

      相關論文信息:

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

         

       
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