一个化学门外汉如何混在化学所

赵江  高分子物理与化学实验室

　　今年是化学研究所60周年华诞，作为在这个面积虽小、但学问颇大的学术机构工作了十余年的研究人员，特意写一点文字，纪念这个重要的阶段性时刻。化学所是知名的化学研究机构，这里集中了化学各个学科的优秀研究人员，取得了出类拔萃的科研成绩。 

　　作为一个不懂化学的人员，在这样一个顶尖化学研究机构工作一定是很吃力的。然而，对于我这个化学门外汉，却没有这样的困境与尴尬。我从本科到博士毕业，均在物理专业学习。虽然在博士后研究阶段具有几年的化学领域研究经历，接触过一些化学研究内容，但主要涉及化学的研究工作基本是通过与化学同行开展合作而完成。因此，我的化学基础基本是一些常识性或皮毛般肤浅的内容。我于2004年1月结束在美国的研究工作入职化学所，从事高分子物理研究，我的研究方向多是集中于高分子物理的基本问题，如：带有多个电荷大分子的物理性质、玻璃化转变、表界面高分子动力学等等，这些研究内容具有鲜明的物理特色。可见，我基本还是处于对化学一窍不通的状态。 

　　那么，我这么一个化学盲，为什么还能够在化学所这个一流的化学研究机构工作？这完全得益于化学所自由的学术文化以及高端的学术品味。化学所囊括了化学学科中所有的二级学科，这里化学高手如云，有众多有机化学、无机化学、物理化学、分析化学、高分子化学专家。尽管如此，我这个化学门外汉和这些化学牛人们坐在一起时，却丝毫感觉不到任何局促感，这完全不是由于本人具有“良好”的心理素质，能够顶住这种化学知识浪潮的压力，而完全是由于同事们的学术品味与修养以及对于不同学科的包容。现代科学的发展早已突破了传统学科的界限，处于多学科融合状态。化学所的研究始终走在学科的前沿，学科交叉融合早已被大家接受，并且在研究中充分体现。 

　　这种多学科交叉、合作与融合的特点充分反映在与同事的科研合作之中。作为高分子物理的研究，若离开高分子化合物这个载体本身，再好的工作将成为空中楼阁。因此，高分子物理的研究必须有高分子化学作为支撑，才能有效实现。在我们刚开始的研究中，多是通过商业渠道来获得聚合物样品。然而，这种渠道的局限性是显而易见。幸运的是，我身边有众多高分子化学领域的同行，他们给予了我们很大的帮助。例如：在进行聚电解质单分子链内电荷状态分布的研究中，陈永明研究员及其研究团队在单分散聚苯乙烯磺酸钠合成与精确位点荧光标记方面为我们提供了详细的建议以及实验上的具体支持。在聚合物“混致不溶过程”中单分子链构象变化的研究中，他们为我们提供了化学合成的实验条件，使得我们精确地合成与标记了相关聚合物。正是有了可靠的聚合物来源，上述研究才得以顺利进行并取得预计的成果。 

　　科研的合作与彼此支撑不仅仅体现在样品的化学合成上，同时也体现在研究方法的互补上。化学所不仅仅具有顶尖的科研硬件条件，同时也具备一大批相关的专家与人才，使得各自研究方向与研究兴趣得以大大扩展。高分子结晶本来对于我们是十分陌生且从未涉足的领域，我们从未想到单分子荧光显微方法能在高分子结晶领域有用武之地。记得2007年，李林研究员、闫寿科研究员向我提出能否通过单分子荧光显微方法来进行高分子结晶过程的原位观察。这个想法很新，是采用不同于他们常用研究方法的探索性工作。我们一拍即合，随即开展了相关研究。然而，新领域的研究总是困难重重，由于显微镜分辨率以及荧光分子的寿命问题，原计划目标没能实现。但是，这个想法激发了我们的研究兴趣，我们从另外的角度发现了高分子薄膜结晶的重要特征，得到了以往不被人们了解的分子链输运速率与结晶过程的关联。 

　　多学科的融合与合作，特别是物理与化学的结合还极大地体现在我与研究生的相互合作上。由于学科的特点，进入化学所学习的研究生多数具有化学、化工背景。他们具有一双魔力的巧手，设计分子、完成反应、实现合成对于他们就像变魔术一样，展示出无比的创造力，实现了一个个对于我来说看似天书的化学反应，精确地实现目标化合物的合成。让我印象最深还有研究生们百折不挠的精神：这个反应不成功，想另一方法再尝试；这个产率低、分散度不合要求，换个方式、换个试剂再来。一次次的反应、一轮轮的分析测试，一步步地迈向最终目标产物。正是研究生们的聪明才智以及扎实的化学基础，为高分子物理的研究提供了可靠的物质载体，是实现研究的根本保障。记得回国之初，刚刚开展研究工作之时，我将个人的一些关于高分子荧光标记与提纯的方法介绍给学生们。但是过了不久，我就发现学生们基本没有采纳我介绍的方法，而是采取了更加先进有效的方法来实现其目标。后来，研究生们充分发挥了化学上的扎实功底，发展了很多种方法来实现单分子链的荧光标记与提纯，包括通过聚合过程实现荧光标记。这些都充分体现了他们受到过扎实的化学训练及具有很高的化学专业素养。其实，在研究生面前，我都坦然承认我化学基础的不足，而他们总是非常宽容地接受这个事实。有时遇到我感兴趣的化学问题，还能仔细地讲解，只是由于我化学基础知识储备不足，很多时候不能很好地理解。但是，这些都没有对我们的研究合作产生阻碍，师生分工合作的工作模式得以有效实施。 

　　不论是同事之间还是导师与研究生之间，学科融合与合作均显得活跃而有效，这充分体现了化学所的高学术水准。其实这样的学术气氛与环境、理解与包容氛围，不仅仅体现在化学与物理的合作之中，同一学科内部的交流也很突出。因为学科相近的关系，我有幸经常与韩志超先生进行交流，受益匪浅。韩先生是国际知名的高分子物理学者，具有很高的学术造诣，与他的讨论与交流经常能够使我对于学术问题获得新的认识。记得我们曾经在聚合物液体界面单分子输运性质的研究中，获得了让人兴奋又费解的实验数据，困惑了我们很长时间。我记得有一天下午六点多，我准备下班回家，路过韩先生办公室，看到他还在忙碌。我想韩先生是聚合物多相结构的专家，也许与他讨论会得到启示。韩先生放下手中的工作，与我聊起了我们的数据。韩先生似乎没有直接回答我关于数据的问题，而是始终强调一个物理概念。这个概念我不熟悉，而我始终很不理解为什么韩先生不正面回答我的问题。第二天，我来到图书馆找到相关书籍，查阅韩先生提出的物理概念。随着阅读的深入，我才发现原来我们对于聚合物液体界面的理解还仅仅停留在分子细节的水平，在热力学上可以很好地从自由能的角度理解我们的数据。这次讨论使得我们大大加深了关于不相容聚合物界面结构与分子动力学性质认识，并使得我们在后续的研究中取得了一系列的研究成果。 

　　作为化学门外汉，我是幸运的，因为化学所同行们的高学术水准与学术修养很好地包容了我，不仅使得我没有任何化学知识先天不足的窘迫与尴尬，更在研究的合作中给予了巨大的支持。与此同时，同样具有扎实化学基础的朝气蓬勃的研究生们为研究带来了无穷的动力，师生间的知识互补与通力合作为研究的顺利进行提供了高效的平台。而与高水平学术同行的交流与合作大大推动了研究工作的进度。历经六十载，化学研究所积淀的“自由的学术文化与高端的学术品味”的美酒，在今后的发展历程中将越酿越浓。祝愿化学所拥有更加美好的明天。 

作者简介：赵江，研究员，高分子物理与化学实验室副主任。1995年博士毕业于中国科学院物理研究所，之后分别在北京大学、日本工业技术研究院、美国伊利诺伊大学从事博士后研究。 主要从事高分子物理基础研究，使用单分子荧光显微与光谱方法，开展关于高分子单链物理研究工作。2002年到化学所工作，2009年获国家杰出青年基金，2013年获得美国物理学会Fellow称号，2016年获中国侨联 “中国侨界(创新人才)贡献奖”。