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中国科大教授杜江峰:
【中国科学报】“嗅觉”引领创新
发布时间:2016-05-30 来源:中国科学报 陈欢欢 曾皓 【字号:  

杜江峰

  杜江峰的学术“嗅觉”一直很灵敏,这次他又“闻”对了方向。

  2015年,中国科学技术大学教授杜江峰团队在《科学》发文:利用钻石中的氮—空位点缺陷作为量子探针(简称“钻石探针”),选取了细胞分裂中的一种重要蛋白为探测对象,将量子技术应用于单个蛋白分子研究,在室温大气条件下获得了世界上首张单蛋白质分子的磁共振谱。《科学》杂志《展望》栏目评价称,“此工作是通往活体细胞中单蛋白质分子实时成像的里程碑”。

  “量子精密测量的应用很可能比量子计算来得更早。”杜江峰告诉《中国科学报》记者,一个前景可期的未来近在咫尺。

  一路走来,凭借着准确的“嗅觉”,杜江峰的科研之路没走什么“弯路”,他庆幸,自己生在了一个创新的时代,碰上了适合自己的创新土壤。

  从跟随到引领

  杜江峰在中国科学技术大学已经度过了31年:16岁保送少年班,28岁进军量子计算,46岁成为亚博yabo888vip网页版登录院士。不过这31年中,他的大部分时间都是在实验室度过的。

  “上世纪90年代末,量子计算在国际上已经成为热点,国内刚开始有人进行实验研究,正好我有计算机的背景,这是以我的知识背景能选择的比较好的方向。”杜江峰这样描述自己的第一次“嗅觉”。

  2002年,杜江峰团队在国际上首次用实验实现量子博弈,论文发表于《物理评论快报》,这也是国内量子计算实验研究首次在该杂志发表。

  2009年,杜江峰团队又首次在真实固态体系中实现了最优动力学去耦,极大地提高了量子相干保存时间,成果发表于《自然》。《自然》评述文章指出,该研究成果“重要性在于极大提升了现实物理体系的性能,从而朝实现量子计算迈出重要的一步。”当年,该成果入选了两院院士评选的中国十大科技进展。

  回顾这些成绩,杜江峰认为,是从实验角度很好地跟踪了国际前沿。2009年之后,他开始尝试将研究深入到光探测磁共振领域,购买的谱仪已经不能满足实验需求。此时他认识到,要从跟踪前沿研究转化为引领前沿研究,首先要自主研制仪器。

  于是,杜江峰在实验室开始尝试自己设计、研制新的科学谱仪,以满足在单分子层面上的亚博vip全站最新网站。杜江峰的第二次“嗅觉”不久又带来了新的成果——量子探针。

  “这种以钻石为‘探针’的磁共振方法可以把以前看不见的东西变得‘看得见’,在化学、材料、生命等很多领域都有广阔的应用前景。”杜江峰解释说。

  “我每次选题选得都不错。科研一方面是能力,一方面是‘嗅觉’,能捕捉到科学前沿方向也是很重要的能力。”杜江峰告诉记者。

  谈到未来,他说:“希望能多做出一些原创性创新成果,有朝一日在这个领域能够引领世界前沿研究。”

  享受科研的过程

  灵敏的“嗅觉”、对研究方向的准确把握使得杜江峰团队独具吸引力。

  “钻石探针”成果第一作者、团队成员石发展从大学三年级就跟随杜江峰从事光探测磁共振工作。他说:“刚进入实验室时有过一段迷茫期,幸好杜老师帮我找准了方向。杜老师眼光独到,能带领团队做最有价值的研究。”

  杜江峰研究团队的人员都很年轻,除他自己以外,其他科研骨干都在40岁以下,大多数是80后。

  “我们这个团队真是蛮拼的,全年没有休假日,几乎每天都有人工作到凌晨,但从来没有打卡制度,大家都是自愿投入时间和精力,我想是因为他们感受到了科研的快乐吧。”杜江峰说。

  据石发展透露,杜江峰本人通常是第一个到实验室、最后一个离开的。

  享受科研的过程,是杜江峰希望传递给每个团队成员的理念。

  “‘钻石探针’这个成果收到《科学》编辑修改意见时正值春节,杜老师和我几乎天天泡在这件事上,丝毫不觉得苦累。”石发展说,“杜老师时常告诫我们不要‘混文章’,而要做真正有价值的研究,这个过程是充实而快乐的。”

  事实上,科研的过程往往伴随着挫折和失败。

  “现在我对‘失败是成功之母’理解比较深刻了,但我不称之为失败,而叫挫折。”杜江峰告诉记者:“好的工作和成果往往是有‘门槛’的,这个‘门槛’就是挫折堆出来的。只要‘嗅’准了方向,遇到挫折应该高兴,这是做科研的常态,跨过了‘门槛’就能进步。”目前,杜江峰团队已分别在《自然》《科学》《自然》子刊、《物理评论快报》发表了2篇、3篇、7篇、27篇论文,在其他国际学术期刊上发表论文100余篇,SCI他引2500余次。

  “遇到困难时肯定有过郁闷和沮丧,但还好,杜老师带着我们把一个个问题都攻下来了。”石发展回忆说。

  学术优先的土壤

  “钻石探针”属于跨学科研究。“如果能将生命科学的探索推进到单分子水平,就有可能对探明疾病起源有所帮助。”杜江峰谈起这项工作的缘起。

  在跨学科研究的过程中,团队遭遇了很多意想不到的问题,最终历时3年,同从事蛋白质研究的科学家展开了交叉学科的合作,共同完成。

  “多学科是大学得天独厚的科研优势,而且中国科大一直以来都有学术优先的文化和传统,学术交流的平台比较好。”杜江峰认为,这种环境和土壤很重要。

  他回忆,自己能选择量子计算方向,也同在科大学习时打下的基础有关。“中国科大的基础课比较足,选修课很自由,我选修了计算机方面课程,学了很多东西。而且不管你是老师还是学生,只要目标是求学求知,大家都乐意帮忙。”

  在这样的学习条件下,杜江峰从本科的物理专业慢慢转变为硕士时期的偏电子学方向。

  1998年,杜江峰正式开始量子计算方面的研究。当时,他只是物理系一名普通讲师,没有仪器,也没有经费。

  “大约10年时间我都是借生物系的设备。”谈起这段往事,杜江峰记忆犹新:“当时施蕴渝院士有一台很昂贵的设备,是她很不容易争取来的,自己也当宝贝似的,但也没有反对我这个外学院的人来借用,而且鼓励我好好用,有什么不明白的问题找他们,都会耐心地讲解。”

  第一个实验成功后,杜江峰向学校借了一部分经费继续下一步研究,终于陆续申请到一些项目解了燃眉之急。可以说,正是用借来的设备和经费,杜江峰一步步走上正轨。

  “中国科大提供了很好的创新土壤。”杜江峰直言:“创新是一个整体的概念,光靠科研人员的创新精神不够,光靠别人搭建的平台也不够,需要将两者合二为一。”

  (原载于《中国科学报》 2016-05-30 第2版 科技盛会)

(责任编辑:侯茜)
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