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“在讀博之前，我成績平平，不怎么愛學習，也沒有考上好大學?！睆埱锊ɑ貞?，讀博、做科研是他人生的轉(zhuǎn)折點。

近日，美國勞倫斯·伯克利實驗室鄭海梅團隊在Nature上發(fā)文，實現(xiàn)了液相電化學液體池原子分辨成像的突破，同時打破了對帶電固液界面的傳統(tǒng)認知。

張秋波在鄭海梅課題組做博后，他是論文的第一作者，也是整個研究的主導者。在高手如云的伯克利實驗室，張秋波的學歷背景并不突出——本碩都是一般院校。但自讀博以來，張秋波“沒發(fā)過差文章”，這次更是發(fā)表了人生中的首篇Nature文章。

“人生是一個長跑的過程，重要的是不迷失。”張秋波告訴《中國科學報》。這其實并不是一個“咸魚翻身”的故事，因為只要找準了人生方向，每個人本就不是“咸魚”。

兩個重要突破

電化學反應是由電流引起或伴隨電流的化學變化，是電化學電池（如干電池、蓄電池）、電解（如電解水、金屬電鍍）、燃料電池和太陽能燃料發(fā)電等技術(shù)的基礎(chǔ)。

液相電化學是當今國際的研究熱點，涉及能源、環(huán)境等各個方面，但是關(guān)于液相電化學過程的微觀細節(jié)，尤其是其原子動態(tài)，目前尚不可知。近二十年來，鄭海梅課題組一直致力于高分辨液體池的探索，在原子尺度上觀察相關(guān)物理化學過程的動態(tài)細節(jié)。

“我們開發(fā)了一種新型的電化學液體池——使用聚合物膜取代硅窗口，并結(jié)合納米制造工藝在薄膜上沉積電極來提高液體池的分辨率。”據(jù)張秋波描述，他們在技術(shù)上的突破是獨一無二的，已經(jīng)申請了專利，“別的實驗室縱然有‘高大上’的電鏡儀器，也實現(xiàn)不了這個技術(shù)”。

發(fā)表在Nature上的研究，其中張秋波為第一作者，鄭海梅為通訊作者

張秋波總結(jié)稱，這項研究實現(xiàn)了兩個重要突破。

第一，通過開發(fā)新型電化學液體池，在原位技術(shù)上實現(xiàn)了透射電鏡在液相環(huán)境中表征的分辨率，能夠達到原子級別的分辨率，并對反應中的化學現(xiàn)象進行元素和化學態(tài)的實時跟蹤。

第二，打破了對帶電固液界面（固體與電解液的接觸面）的傳統(tǒng)認知。張秋波等人發(fā)現(xiàn)，在銅催化的二氧化碳還原過程中，在固液界面處存在著一個很難被觀察到的非晶中間相。而以往的研究者往往忽視非晶中間相的存在及其對電化學反應的作用。

而這兩點突破，無疑都具有巨大的應用潛力。

在論文發(fā)表后，鄭海梅和張秋波陸續(xù)收到多封電鏡公司發(fā)來、希望“尋求合作”的郵件——他們開發(fā)的新型電化學液體池可以用于研究不同的電化學體系，并應用于許多不同的領(lǐng)域，如生物、化學、物理領(lǐng)域；在規(guī)模化生產(chǎn)后，可提供給各高校、各研究所用于研究。

此外，他們發(fā)現(xiàn)的非晶中間相能夠重構(gòu)催化劑的表面，調(diào)節(jié)催化劑和電解液之間的質(zhì)量傳輸，從而影響催化劑的效率和穩(wěn)定性?！芭暹@個機理之后，我們可以優(yōu)化催化劑并用于二氧化碳還原，這

樣可以解決能源污染和溫室效應的問題。應用到產(chǎn)氫或生物方面，還可以帶來經(jīng)濟效益?！睆埱锊ㄕf。

張秋波

“十年磨一劍”

“有人調(diào)侃道，在Nature上發(fā)一篇文章，就要大病一場?！睆埱锊ㄐχf，一篇好文章背后的工作量是巨大的，要持續(xù)不斷地耗費精力。

前期，鄭海梅課題組研究液體池豐富的經(jīng)驗為整個研究打下了良好的基礎(chǔ)?？v使如此，張秋波光做實驗也耗費了2年時間。收到審稿人評審意見后，為了盡快回答審稿人的問題，張秋波連續(xù)多日熬夜做補充實驗，并給出近70頁的數(shù)據(jù)和詳細論證。

“在論文被接收之前，任何一個環(huán)節(jié)都可能導致‘流產(chǎn)’，直到最后才能松一口氣?！睆埱锊ǜ嬖V《中國科學報》，好的文章一定是“十年磨一劍”的過程，尤其是發(fā)在Nature、Science、Cell這三大重量級期刊上，不僅需要很高的創(chuàng)新性，還需要很強的應用性和廣泛的影響力，各方面都要做到卓越、完美。

據(jù)張秋波描述，這項研究在實驗上非常有挑戰(zhàn)性，要克服許多困難，比如液相在真空中容易泄漏，電極容易出現(xiàn)短路等。

“我們這個實驗和常規(guī)的不太一樣，實驗中的一切都在不斷變化。”張秋波說，這需要他快速做出反應。觀察到新變化后，如果還要先和導師討論再處理，就來不及了，因為其間會發(fā)生新的情況和變化。因此，整個實驗對張秋波的獨立性和科研敏銳度要求很高。

鄭海梅非?？隙◤埱锊ǖ目蒲兴健ＫJ為，張秋波在做科研上很有天賦，并且后天的訓練很扎實。在來到鄭海梅課題組之前，張秋波已經(jīng)有原位電學的實驗背景，能夠完成組內(nèi)一些同學無法完成的實驗。

怎么才能靜下心做科研？張秋波對此的回答是，科研就是追求本真，要先放下內(nèi)心在意的一些東西，水到渠成之后，那些世俗在意的東西自然就來了。

張秋波和兒子合影

從“成績平平”到愛上科研

比起身邊的許多人，張秋波的履歷并不亮眼，科研起步也較晚——他直到攻讀博士才初次接觸科研。不過，在張秋波的自述中，從“成績平平”到愛上科研，一切都有跡可循。

“我從小貪玩，雖然對物理和數(shù)學感興趣，但語文和英語不太好，加上高三時摔斷了腿，高考并沒有考好。后來考研進入南京大學物理系復試，但因本科背景不好，被調(diào)劑到另一所學校?！睆埱锊ㄐχu價自己的經(jīng)歷為“一路玩到了碩士”。

碩士畢業(yè)后，張秋波成為東南大學教授孫立濤的博士生，主要做原位電學實驗。這一次，他真正接觸到了科研。在導師孫立濤潛移默化的影響下，張秋波對科研產(chǎn)生了濃厚的興趣。博士期間，他的第一篇論文就發(fā)表在了Nature子刊上，這也給了他很大信心。

在張秋波的回憶中，孫立濤是一位優(yōu)秀而“有態(tài)度”的導師，他從不push學生，只push自己，但孫立濤認真自律的工作態(tài)度無形中影響著所有學生。“每次去找他討論時，他即使再忙再累，哪怕熬了通宵、眼睛都快要睜不開，還是會認真和你聊?！睆埱锊ㄕf。

孫立濤對科研的態(tài)度同樣影響著張秋波——做什么都要往深里挖，而不是一有什么發(fā)現(xiàn)就著急發(fā)文章；多想想結(jié)果的普適性，多做些實驗，在時間中沉淀。

博三時，張秋波以交換生的身份來到伯克利實驗室，跟隨鄭海梅做液體池的相關(guān)研究，從此與鄭海梅課題組“結(jié)緣”。張秋波很喜歡這里的氛圍。據(jù)他描述，鄭海梅尊重學生興趣與意愿，給予大家很高的自由度。

“在這里做科研是一件快樂的事情。我們大家會一起hiking（戶外徒步），一起吃飯，海梅老師會邀請我們?nèi)ゼ依锩娉渣c飯、喝點酒，聊聊科研，這是一個非常好的科研環(huán)境?！睆埱锊ㄕf。

課題組的伙伴們一起玩飛盤

張秋波在鄭海梅課題組一交換就是2年，臨到博士畢業(yè)時，他回國“畢了個業(yè)”，又飛回美國繼續(xù)做鄭海梅的博士后。

張秋波總結(jié)，自己做科研以來“沒發(fā)過差文章”，他把每一個實驗做到細致，把每一篇文章都發(fā)表在高水平期刊上。他很感謝兩位恩師，無論是科研技巧還是科研態(tài)度，他都從后者身上學到了很多。

“我不是那種典型985的孩子，直博去做科研。我曾經(jīng)學習不好，但不代表學習能力差。人生是一個長跑的過程，你要有主動性，另外要向周圍人學習?！睆埱锊ㄕf。正如他在朋友圈中所寫的那樣——“一直在路上！明天會更好！”