文 |《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者 張晴丹
2020年6月24日，一篇關(guān)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?cè)疽詾楹芸鞎?huì)被接收，然而，卻陷入了漫長(zhǎng)的等待。
論文經(jīng)歷了三輪審稿，該科研團(tuán)隊(duì)對(duì)審稿意見的回復(fù)竟累計(jì)長(zhǎng)達(dá)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(yù)覽形式在線發(fā)表。
【資料圖】
論文從投稿到發(fā)表，足足用了2年多的時(shí)間。論文一作、華東師范大學(xué)研究員宮曉春感觸頗深。
成果問世時(shí)“技驚四座”
水對(duì)于大多數(shù)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(gè)豐富多彩而又充滿神奇色彩的物質(zhì)媒介。
水是液態(tài)的，而用來做研究的大多是孤立的水分子。從水分子到液態(tài)水如何演變的問題，實(shí)驗(yàn)理論上已有很多探索。而其中，實(shí)驗(yàn)上直接觀測(cè)電子結(jié)構(gòu)是如何演化，尤其在電子本征運(yùn)動(dòng)時(shí)間尺度上，是頗具挑戰(zhàn)性的。
比原子核運(yùn)動(dòng)更快的是電子，決定物質(zhì)結(jié)構(gòu)的也是電子，這意味著關(guān)于水電子結(jié)構(gòu)部分的探測(cè)十分關(guān)鍵。像常見的一些靜態(tài)紅外光譜測(cè)量，都是慢尺度飛秒乃至皮秒量級(jí)的，而在電子電離一瞬間對(duì)電子狀態(tài)的測(cè)量卻是個(gè)空白領(lǐng)域。宮曉春與瑞士科研團(tuán)隊(duì)主要探索的就是這部分內(nèi)容。
此外，前期實(shí)驗(yàn)已報(bào)道單分子水與液態(tài)水的電子特征有著巨大差別，而究竟是哪些因素導(dǎo)致，是需要去努力解釋的基本科學(xué)問題。
在突破許多概念和方法上的挑戰(zhàn)后，科研團(tuán)隊(duì)發(fā)展出阿秒尺寸分辨團(tuán)簇光譜技術(shù)，用以觀測(cè)尺寸分辨的水團(tuán)簇內(nèi)的阿秒電子動(dòng)力學(xué)，并測(cè)量依次增加分子數(shù)，對(duì)水團(tuán)簇光電子電離延遲時(shí)間的影響，相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在2018年年底便基本完成。
論文中提出阿秒尺寸分辨團(tuán)簇光譜技術(shù)。依托的實(shí)驗(yàn)室是怎樣從無到有，建設(shè)成最前沿的實(shí)驗(yàn)室。受訪者供圖
論文通訊作者、蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院（ETH）物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室教授H. J. Wörner，于2019年第一次在會(huì)議上介紹相關(guān)成果時(shí)，一下子便“技驚四座”。
他們的研究成果，提供了一種觀察電子團(tuán)簇結(jié)構(gòu)演化的全新視角，從技術(shù)上彌補(bǔ)了團(tuán)簇研究領(lǐng)域的空白，讓學(xué)術(shù)界有了新的技術(shù)和方法去探索未知的領(lǐng)域。
不過，在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)，宮曉春看起來非常淡然。因?yàn)樵谒睦?，這件事早已畫上句號(hào)。
“這篇論文的發(fā)表，可能別人會(huì)覺得是非常新穎的工作。對(duì)我來說已經(jīng)過去兩年，許多新的探索已經(jīng)推進(jìn)下去了。”宮曉春說。
審稿漫長(zhǎng)，放緩發(fā)表進(jìn)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(tuán)隊(duì)都對(duì)研究結(jié)果信心十足，以為很快會(huì)被接收，然而，卻陷入了漫長(zhǎng)的等待。
在第一輪同行評(píng)議環(huán)節(jié)，審稿人一未回復(fù)，審稿人二舉雙手贊成發(fā)表，并表示這項(xiàng)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析方法和理論方法。但我們做這行很久了，在數(shù)據(jù)測(cè)量方面已處于領(lǐng)先水平。我們仔細(xì)地回復(fù)了他的實(shí)驗(yàn)及理論問題，在第一輪回復(fù)內(nèi)容中就打消了他提出的實(shí)驗(yàn)問題。”宮曉春說。
沒想到，這位審稿人在第二輪卻繼續(xù)圍繞理論問題發(fā)散思考。“他提的理論問題是這個(gè)領(lǐng)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(jì)算的承受力。”
等待審稿人三回復(fù)意見的時(shí)間有時(shí)長(zhǎng)達(dá)數(shù)月。“我們每次都是一個(gè)月內(nèi)回答審稿人提的問題，之后等待的過程著實(shí)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(xì)閱讀了審稿意見以及科研團(tuán)隊(duì)的回復(fù)內(nèi)容后，期刊編輯在第二輪結(jié)束后，重新找了第四位審稿人。
審稿人四雖然寫了很長(zhǎng)的意見——涉及30多個(gè)問題，但都是一些細(xì)碎之處，比如激光參數(shù)、分辨率、分析方法等方面的問題。他表示非常贊賞這項(xiàng)研究工作，并希望科研團(tuán)隊(duì)把普適性拓展一下。
在宮曉春看來，審稿人四的確體現(xiàn)了一位審稿人該有的價(jià)值。
“我們猜測(cè)他應(yīng)該是研究水相關(guān)問題的專家，因?yàn)樗麑?duì)水局域化或者電子離域化問題認(rèn)識(shí)得很透徹，所以他知道我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果確實(shí)是對(duì)的。他指出我們應(yīng)該在一開始就把研究亮點(diǎn)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(tuán)隊(duì)基于審稿人意見對(duì)論文多次“精雕細(xì)琢”，論文終于在今年6月28日被Nature接收。
科研團(tuán)隊(duì)針對(duì)全部審稿意見的回復(fù)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(duì)外公開發(fā)表回復(fù)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(chǎng)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(shí)驗(yàn)室
宮曉春 受訪者供圖
和許多人一樣，宮曉春從小就一個(gè)科學(xué)家的夢(mèng)想。
2012年本科畢業(yè)后，宮曉春被保送到華東師范大學(xué)，跟著剛回國(guó)不久的吳健教授一起建實(shí)驗(yàn)室。組儀器、做實(shí)驗(yàn)、分析數(shù)據(jù)、研讀論文……他逐漸找到了科研工作的節(jié)奏和樂趣。
兩年間，他跟隨導(dǎo)師一同搭建了分子多維動(dòng)量精密符合測(cè)量實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其中涉及到超高真空技術(shù)、超聲分子束源、時(shí)間飛行譜儀、電子離子符合探測(cè)、數(shù)據(jù)采集等多項(xiàng)復(fù)雜技術(shù)。基于該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，他結(jié)合時(shí)間頻率域精密控制的飛秒激光脈沖，開展分子超快行為測(cè)控方面的實(shí)驗(yàn)研究，并取得累累碩果。
宮曉春對(duì)ETH一直有種執(zhí)念，尤其是對(duì)H. J. Wörner和U. Keller兩位教授特別敬重，他們都是阿秒領(lǐng)域的頂尖專家。讀博期間，宮曉春多次出國(guó)交流。在2015年去維也納科技大學(xué)交流學(xué)習(xí)時(shí)，他給兩位教授發(fā)郵件，表達(dá)想去實(shí)驗(yàn)室參觀學(xué)習(xí)的意愿，最終如愿以償。
博士畢業(yè)后，宮曉春獲得了留校資格。機(jī)緣巧合與H. J. Wörner再次聯(lián)系，并以博后的身份在ETH物理化學(xué)系參與工作。
“H. J. Wörner在阿秒領(lǐng)域的研究正好是我博士期間沒有涉足的，而我在符合測(cè)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(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，開啟新領(lǐng)域。”宮曉春說。
合作第一步就是要建實(shí)驗(yàn)室。宮曉春回憶，當(dāng)時(shí)H. J. Wörner給了一個(gè)很空曠的實(shí)驗(yàn)室，里面只有幾張臺(tái)子和一堆廢棄的物品。他就從這里“白手起家”，沒日沒夜?jié)撔你@研、一周七天地循環(huán)工作著。
“建實(shí)驗(yàn)室時(shí)，ETH教授Hans Jakob對(duì)我的支持很大，擁有最高的優(yōu)先權(quán)。只要我需要，他會(huì)第一時(shí)間滿足我的各項(xiàng)需求，并提供指導(dǎo)。所以我僅僅用半年時(shí)間就在那里建出一個(gè)實(shí)驗(yàn)室，當(dāng)然也投入了大量的經(jīng)費(fèi)。”宮曉春說。
當(dāng)H. J. Wörner拿著這項(xiàng)成果出去作報(bào)告時(shí)，其他同行都為半年之內(nèi)蹦出個(gè)實(shí)驗(yàn)室而驚嘆不已，并稱該成果簡(jiǎn)直“從天而降”。而H. J. Wörne則很高興地表示，“一切都是在對(duì)的時(shí)間遇到對(duì)的人。”
兩次建實(shí)驗(yàn)室的經(jīng)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(xué)任教，現(xiàn)已是一位博士生導(dǎo)師，并在去年獲選國(guó)家優(yōu)秀青年科學(xué)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(duì)伍里普通的一員，只是喜歡埋頭做實(shí)驗(yàn)，遨游在探索科學(xué)的世界里。
“這篇論文的發(fā)表已成往事，我只想著眼于未來，還有太多未知領(lǐng)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(diǎn)。”宮曉春表示。
參考鏈接：
https://doi.org/10.1038/s41586-022-05039-8
標(biāo)簽： Nature
