陳輝第一次收到Nature編輯的郵件時(shí),愣了很久。
那是一封約稿信。編輯邀請(qǐng)他和導(dǎo)師高鴻鈞院士為四篇?jiǎng)偨邮盏腘ature論文撰寫評(píng)述文章。這四篇論文聚焦的是超導(dǎo)領(lǐng)域最前沿的方向——配對(duì)密度波研究。而陳輝,正是這個(gè)領(lǐng)域里最懂行的人之一。
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他放下手機(jī),想起六年前那個(gè)同樣收到Nature郵件的下午。那是一封拒稿信。三位審稿人一致否定,措辭嚴(yán)厲。那天他走出物理所的大樓,在三環(huán)邊的天橋上站了很久。
一、博士第六年,沒有"大文章"
2017年,陳輝博士讀到第六年。
在科研圈,"大文章"是硬通貨。沒有頂刊論文,博士后位置難找,教職更是遙不可及。陳輝已經(jīng)成家,看著妻子跟著自己在北京漂泊,他第一次認(rèn)真考慮:要不要放棄?
同期畢業(yè)的博士里,有人已經(jīng)拿到海外博后offer,有人開始準(zhǔn)備教職答辯。陳輝手里只有一堆實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),和一篇遲遲出不來的論文。
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他去找導(dǎo)師高鴻鈞,說要離開。高鴻鈞沒多勸,只提了一個(gè)方案:課題組新到了一臺(tái)超低溫強(qiáng)磁場(chǎng)掃描隧道顯微鏡,正在搭建,缺一個(gè)懂技術(shù)的人留下來做博后。
"再給自己兩年時(shí)間。"高鴻鈞說。
陳輝糾結(jié)了兩個(gè)晚上。留下來意味著繼續(xù)不確定的生活,意味著妻子還要再等。但那個(gè)儀器他是知道的,國內(nèi)沒幾臺(tái),能做別人做不了的事。
"那就再闖一次。"
二、兩年"隱形"時(shí)光
博后前兩年,陳輝幾乎住在實(shí)驗(yàn)室。
那臺(tái)顯微鏡的搭建工作繁瑣至極:調(diào)試制冷機(jī)、校準(zhǔn)磁場(chǎng)線圈、編寫控制軟件。每天都是技術(shù)細(xì)節(jié),沒有故事,沒有論文。同期入站的博后已經(jīng)開始投簡(jiǎn)歷,陳輝還在調(diào)一臺(tái)儀器的基線噪音。
他后來回憶這段時(shí)光,只說了一句話:"那時(shí)候不知道這些有沒有用。"
但積累是沉默的。博士期間六年打下的實(shí)驗(yàn)功底,加上這兩年對(duì)儀器極限性能的摸索,讓他對(duì)掃描隧道顯微鏡的理解深入到了機(jī)械結(jié)構(gòu)層面。他知道每個(gè)螺絲的松緊會(huì)影響多少溫度漂移,知道哪種針尖處理能在特定材料上獲得原子級(jí)分辨。
2019年9月,這些積累突然兌現(xiàn)。
陳輝作為第一作者的研究成果發(fā)表在Science上。他們首次實(shí)現(xiàn)了原子級(jí)精準(zhǔn)控制的石墨烯折疊,造出了世界上尺寸最小的"石墨烯折紙"。論文出圈的當(dāng)天,他收到幾十封郵件,有邀報(bào)告的,有問合作的,有記者約采訪的。
他坐在電腦前,想起三年前那個(gè)想放棄的自己。
三、被拒稿之后
2020年,陳輝注意到一種新材料:層狀籠目結(jié)構(gòu)超導(dǎo)體CsV3Sb5。
這種材料的晶體結(jié)構(gòu)是六角星形狀,在物理學(xué)上被稱為"籠目結(jié)構(gòu)"。當(dāng)時(shí)全球頂尖組都在涌入這個(gè)方向,預(yù)印本服務(wù)器上幾乎每天更新相關(guān)論文。
陳輝和高鴻鈞決定做一件事:在這種新材料里尋找配對(duì)密度波。
配對(duì)密度波是超導(dǎo)領(lǐng)域最 elusive 的現(xiàn)象之一。此前,它只在銅基高溫超導(dǎo)體中被觀測(cè)到,而且證據(jù)模糊。如果能在全新的材料體系中找到它,意味著對(duì)超導(dǎo)機(jī)理的理解可能打開新窗口。
2021年春節(jié),整個(gè)團(tuán)隊(duì)24小時(shí)輪班做實(shí)驗(yàn)。陳輝記得很清楚,大年初三晚上,他在實(shí)驗(yàn)室獨(dú)自掃圖,突然發(fā)現(xiàn)一組異常信號(hào):原本應(yīng)該均勻分布的周期條紋,在某個(gè)能量窗口出現(xiàn)了振蕩。
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他盯著屏幕看了十分鐘,然后給高鴻鈞打電話。
他們意識(shí)到這可能是配對(duì)密度波的信號(hào)。興奮之下,團(tuán)隊(duì)迅速整理數(shù)據(jù),3月份就把論文投給了Nature。
一個(gè)月后,拒稿信來了。三位審稿人一致負(fù)面:數(shù)據(jù)質(zhì)量不夠,難以信服。其中一位寫道,"全球頂尖組都在尋找這一現(xiàn)象,你們的證據(jù)不夠有力。"
陳輝把審稿意見打印出來,逐字逐句地讀。高鴻鈞坐在旁邊,兩人沉默了很久。
"他們說不信服,但沒說現(xiàn)象不重要。"高鴻鈞指著其中一段,"你看這里,審稿人說'結(jié)果非常具有創(chuàng)新性'——他們只是不相信我們能做出來。"
陳輝抬起頭:"再試一次?"
"再試一次。"
四、一把"電動(dòng)掃帚"
申訴很快獲批。Nature編輯給了兩個(gè)月修改期。
陳輝進(jìn)入"戰(zhàn)斗狀態(tài)"。問題在于數(shù)據(jù)質(zhì)量:配對(duì)密度波的信號(hào)藏在原子尺度的噪音里,就像寶藏埋在落葉下,必須把每一片葉子掃開才能看見。
移開一個(gè)原子簡(jiǎn)單,移開成千上萬個(gè)原子,需要策略。
前一個(gè)月,團(tuán)隊(duì)試了十幾種方法,進(jìn)展緩慢。關(guān)鍵轉(zhuǎn)折出現(xiàn)在一個(gè)普通的晚上:陳輝準(zhǔn)備離開前,隨手調(diào)了一下軟件的運(yùn)行模式,讓電腦自動(dòng)繼續(xù)掃描。第二天來實(shí)驗(yàn)室,他發(fā)現(xiàn)儀器竟然把表面原子緩緩"推"到了一側(cè),露出了一大片干凈區(qū)域。
他意識(shí)到,這種調(diào)試可能找到了一種高效率的"掃落葉"方法。
接下來幾天,團(tuán)隊(duì)基于這個(gè)模式開發(fā)出系統(tǒng)方案。他們自主設(shè)計(jì)的極低溫強(qiáng)磁場(chǎng)掃描隧道顯微鏡,終于發(fā)揮了全部威力。大面積的干凈區(qū)域被"掃"了出來,配對(duì)密度波的信號(hào)清晰浮現(xiàn)。
2021年6月,論文再次投稿。這一次,Nature接收并加快發(fā)表。
這項(xiàng)研究首次在銅基超導(dǎo)體以外的體系中觀測(cè)到配對(duì)密度波,突破了該現(xiàn)象只存在于強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系的限制。陳輝作為第一作者,名字出現(xiàn)在Nature的封面故事欄。
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五、審稿人的椅子
2023年,陳輝受邀為Nature撰寫評(píng)述文章。
坐在審稿人的位置上,他時(shí)常想起2021年那三位審稿人。他理解他們的謹(jǐn)慎——那個(gè)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)太激烈,假陽性太多,證據(jù)標(biāo)準(zhǔn)必須苛刻。他也感謝他們的詳細(xì)意見,那些建議最終幫助論文變得更好。
從被拒稿者到撰稿人,這條路他走了六年。
如今陳輝是中國科學(xué)院物理研究所的副研究員。他的課題組延續(xù)著高鴻鈞的風(fēng)格:國際視野、勤奮效率、膽大心細(xì)。重要的文章投稿前,團(tuán)隊(duì)會(huì)一字一句朗讀全文,逐段討論,包括每個(gè)圖示和補(bǔ)充材料。
"實(shí)驗(yàn)上不要跟著別人走,"他這樣告訴學(xué)生,"但細(xì)節(jié)上要經(jīng)得起任何人挑剔。"
他偶爾還會(huì)想起2017年那個(gè)站在天橋上的下午。如果當(dāng)時(shí)選擇離開,現(xiàn)在會(huì)在做什么?也許在某個(gè)企業(yè)做技術(shù),也許已經(jīng)轉(zhuǎn)行。科研這條路太窄,走到第六年還沒有出口,換誰都得猶豫。
但留下來,也未必就有結(jié)果。他只是幸運(yùn)地遇到了一臺(tái)好儀器,一個(gè)愿意再給兩年時(shí)間的導(dǎo)師,和一個(gè)最終出現(xiàn)的物理現(xiàn)象。
"不斷嘗試、不斷試錯(cuò),才可能有不經(jīng)意間的發(fā)現(xiàn)。"這是他常對(duì)學(xué)生說的話。聽起來像笨拙的執(zhí)著,但除此之外,科研沒有捷徑。
后記
陳輝現(xiàn)在有一個(gè)更遠(yuǎn)大的目標(biāo):揭示配對(duì)密度波的機(jī)理,深入理解超導(dǎo)態(tài)的本質(zhì)。
"我們只是觀測(cè)到了現(xiàn)象,"他說,"下一步要知道為什么。"
從差點(diǎn)放棄科研,到在Nature和Science上發(fā)表多篇論文,再到成為頂刊審稿人——這個(gè)故事聽起來像勵(lì)志模板,但陳輝自己知道其中的僥幸和曲折。他只是想把這段經(jīng)歷如實(shí)講出來,告訴那些正在博士第六年掙扎的人:
再試一次,未必成功。但不試,一定不知道。
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