导语

当我们用肉眼观察世界时，时间以“秒”为单位流动。但在分子层面，变化发生在飞秒（10⁻¹⁵秒）之间——快到几乎无法被捕捉。

陈藤藤正在做的，正是这样一件事：用超快光谱技术，为分子“拍电影”，去理解那些看不见、却决定化学反应本质的动态过程。在他看来，真正有意思的问题，往往就藏在这些过程之中。

带着对这个飞秒世界的好奇，我们在香港科技大学见到了陈藤藤。他说话爽朗、真诚，状态很放松。在这次采访中，他谈到了自己的研究路径、选题逻辑，以及一个科研工作者如何在“未知”中不断做选择。

 

专访现场

麓邦：很多人听到“超快光谱”、“飞秒尺度”会觉得很抽象。能不能用一个直观的方式介绍一下，你们到底在研究什么？

陈藤藤：我们可以说是在给分子或者材料体系“拍电影”。

日常电影大概是每秒20帧，但我们研究的时间尺度是在飞秒级别，比如50飞秒，也就是10⁻¹⁵秒。在这么短的时间内，我们去看分子在受到一束光激发之后，是如何运动的。

很多化学反应其实不是发生在基态，而是发生在“激发态”。可以理解为分子“被打了一拳”，进入一个非常活跃的状态。我们要研究的，就是它在这个状态下是怎么运动的。

 

麓邦：你们现在的研究主要集中在哪些方向？

陈藤藤：我们课题组现在主要有两个方向。

一个是偏基础科学。我们希望把一个看似简单的体系研究得非常透彻，比如纳米团簇——由3到100个原子组成的小体系。通过实验和理论结合，我们可以把它的电子结构、激发态动力学行为都讲清楚。

另一个方向是偏应用，比如光催化。表面上看是“光一照就发生反应”，但实际上中间涉及复杂的电荷转移、界面行为，而这些过程往往发生在飞秒到纳秒尺度，用常规手段是看不到的。我们用超快光谱去把这些机理拆解出来。

 

图1 专访现场/LBTEK拍摄

 

麓邦：基础科学和应用，这两者之间您个人有兴趣倾向吗？

陈藤藤：二者之间一定要说的话，我个人更喜欢基础科学。

把一个问题讲清楚，本身就是一件很有意义的事情，哪怕短期没有应用价值。当然现实环境会要求考虑应用，但我还是希望保留一些“纯粹”的研究。

麓邦：那您现在在做的这些研究方向里，哪些是您觉得“相对还没有被充分探索”的？当时是怎么判断的？

 

陈藤藤：我博士做的是气相团簇，偏基础科学，用的是光电子能谱；博士后转到超快光谱，做凝聚相体系。等到自己独立之后，我反而更清楚一件事：如果继续沿着导师已经做得非常成熟的方向往下走，我很难做得比他们更好，甚至做到同一水平都已经很难了。

当时我们判断，气相团簇其实已经有很多人在做了，但凝聚相的团簇，尤其是全金属团簇，是一个还没有被系统研究的方向。所以我们就从这里切入，做下去之后发现，这个体系对结构变化极其敏感——哪怕只多一个原子，或者换一个同族元素，激发态行为都会发生很大变化。这种变化本身就很有意思。

 

图2 专访现场/LBTEK拍摄

 

麓邦：您的研究方向似乎会偏向“别人没做过的”，这是有意为之吗？

陈藤藤：是的。

一方面是现实考虑。一个新课题组资源有限，如果去做别人已经做到99的事情，你可能只是从99做到100，意义不大。

另一方面是学术评价的逻辑。我们希望当别人提到这个领域时，能立刻想到这是我们做的。我会有意识去选这种方向，就想要做一点自己有特色的东西。

麓邦：那您是怎么筛选这些“没人做的方向”的？

陈藤藤：其实是一个反复试错的过程。现在做的方向，往往是多次尝试后留下的。、

 

图3 Science发刊/10.1126/science.add0276

 

麓邦：说到这里，我们也很好奇，您在UCSD从事博士后研究时发的那篇Science，也是之前几乎“没人真正看清楚”的问题，它难在哪？

陈藤藤：这个问题其实有意思的地方在于，它一直“有现象”，但“没有机制”。

在我们这个领域里，当时已经有人发现，把化学反应放在光学空腔中之后，反应速率会发生变化——有的变快，有的变慢。但问题是，大家并不知道为什么会这样。

所以某种程度上，它更像是一个“黑盒子”：你把反应体系放进去，得到一个结果，但中间发生了什么，是看不清楚的。

难点主要有三个层面：

第一，是看不见。这些过程发生在飞秒到皮秒的时间尺度，用常规光谱手段是捕捉不到的，所以必须依赖超快光谱技术。

第二，是分不清。在更复杂的体系中，比如我们研究的五羰基铁，它涉及多个振动态以及和光学空腔的耦合，最终在二维光谱中会呈现出更多峰（从简单体系的4个峰变成9个峰），信号之间相互叠加，解析难度大大增加。

第三，是难以解释。即便拿到了实验数据，最初的分析方法也不一定正确。

我们在研究过程中一开始的理解就是错的，后来换了一套分析思路，重新建模，才逐渐把物理图像理清楚。

我们最后的理解是：并不是反应整体被“加快”或“减慢”，而是分子内部不同振动能级之间的能量传输通道被改变了。有的通道被增强，有的被抑制，最终才表现为宏观反应速率的变化。

所以总结来说，这个问题之所以“没人看清楚”，不是因为完全没有现象，而是——现象早就存在，但缺少能够同时“看见过程 + 分辨信号 + 建立机制”的手段和方法。

 

图4 专访现场/LBTEK拍摄

 

麓邦：这项工作被评价为“理解极化激元化学原理的重要一步”。请问极化激元可以怎么理解？

陈藤藤：可以把它想象成一种“混合态”。原本有两个东西：一个是光（电磁波），一个是分子（有自己的振动能级）。当它们在特定条件下（比如光学空腔中）发生强耦合，就不再是“光在这、分子在那”，而是变成了一种新的状态——既有光的性质，又有物质的性质。

如果打个比喻的话，可以把它理解成“共舞”。原来是两个人各跳各的舞（光是光、分子是分子），但在强耦合之后，它们变成了一对搭档，动作是绑在一起的，你很难再单独说这是“谁的动作”，而是一个整体的舞蹈。这种“共舞”的状态，就是极化激元。

 

麓邦：那它具体把我们对这个领域的认识，从“哪一步”推进到了“哪一步”？

陈藤藤：我们的工作把这个领域的理解，从“知道它会产生影响，但不知道为什么”推进到了“知道它是通过改变分子内部能量传输来产生影响的”。更具体一点讲：在我们之前，大家已经知道，把化学体系放在光学空腔中（也就是形成极化激元）之后，化学反应可能会变快，也可能会变慢，但这个现象是比较“经验性的”。我们的工作做的一件事情是：选取了一个比较“干净”的体系（一个可以代表基元反应的分子），然后用超快光谱去看它在这个过程中的能量流动。

我们发现，极化激元并不是简单地“加速”或“减速”反应，而是改变了分子内部不同振动能级之间的能量传输路径和效率。也就是说，它不是直接改“结果”，而是改了“过程的分配方式”。所以从更本质的层面来说，这项工作的推进在于：把“现象层面的调控”变成了 “机制层面的理解（能量如何流动、通道如何被重构）”。这一步很重要，因为一旦你理解了机制，未来就有可能去“设计”体系，而不是只停留在观察现象。

 

图5 VSC 对 Fe(CO) 5能量交换动力学的影响/10.1126/science.add0276

 

麓邦：很多人会觉得顶刊成果是“灵光一现”，但实际过程往往很曲折。您那篇工作中，有没有一个“差点走不下去”的阶段？当时是怎么扭转的？

陈藤藤：有的，而且挺关键。最困难的一段，其实是分析方向一开始就走偏了。实验数据已经出来，但用原来的模型去解释时始终对不上，很多现象是“说不通”的。那种状态很难受——不是没有结果，而是数据在手里，却无法理解它，容易卡住，甚至怀疑整个方向是否成立。转折点在于，我们意识到不能再沿用原有物理图像，于是彻底换了一套分析思路，相当于推翻原来的理解，从头思考能级关系与信号来源。在此基础上重新建模、做数值拟合，并设计补充实验验证。最终发现，这套新的物理图像是自洽的，也能解释此前所有“说不通”的现象。回头看，这个阶段的问题并不是实验失败，而是理解卡住了。我也因此更确定一点：做这类研究，关键不在技巧，而在物理图像是否清晰。图像对了，模型和数据都能逐步跟上。

 

图6 陈藤藤课题组实验室/LBTEK拍摄

 

麓邦：说到您的实验，您是物理出身，然后又读了化学博士，现在在做一个交叉领域。超快光谱本身是一个对实验条件要求非常高的方向，您认为如果要搭建一套相关的光学系统，最关键的一个底层能力是什么？

陈藤藤：是设计能力。不是先动手，而是在动手前就要想清楚整体结构：光怎么走、元件为什么这样放、信号如何分离。如果脑子里没有整体框架，后面就会不断试错，效率很低。更底层来说，一是物理图像要清晰，要真正理解光在系统中的传播与相互作用，而不是机械拼装器件；二是全局把控能力，一套系统是整体工程，不是元件堆叠。尤其在空间受限的情况下，更需要提前完成系统级规划。所以核心是：在动手前已经想清楚“为什么是这样”。

麓邦：您在使用光学仪器时最看重什么？

陈藤藤：我最看重的就是性能和稳定性，尤其是稳定性，不能三天两头出问题。对我们来说，宁可前期多花一点成本，把事情一次性做好，也不希望因为设备不稳定反复折腾，影响整体进度。我也一直跟学生说，要把钱花在刀刃上。在具体选择上，我们会根据实际情况判断。比如有些设备我们原本用进口品牌，但后来发现麓邦在性能上可以达到接近水平、同时成本更优时，就会优先考虑麓邦；如果某些产品线还不完善，再去选择其他成熟品牌。总体来说，核心标准还是很简单：能不能稳定、可靠地把实验做好。

 

图7 陈藤藤课题组实验室/LBTEK拍摄

 

麓邦：您刚才讲到，您对国内外器件都有接触，那从科研使用者的角度来说，你觉得国产的光电品牌这几年变化最大的是什么？

陈藤藤：整体是在变好。我们也在逐步使用国产设备，比如在麓邦这类品牌性能与进口接近、同时更稳定时，会进入优先考虑范围。但前提始终是质量可靠，而不是单纯价格优势。我们的选择逻辑很直接：先看同行反馈，再小规模试用，如果稳定可靠，再逐步扩大使用。对科研来说，口碑和实际表现比“国产或进口”的标签更重要。

麓邦：我们也想了解一下科研的真实状态。您觉得科研的高产和空窗期，对您来说有什么不同？

陈藤藤：本质是反馈强度不同。高产阶段会有明显正反馈，比如论文接收带来的阶段性完成感，这会提升动力。但空窗期也很常见，比如实验室初期或课题积累阶段，这时容易焦虑，尤其看到别人持续产出时。但后来我逐渐接受，这两种状态都是科研的正常节奏。关键是稳住心态，每天推进一点，而不是被节奏牵着走，也不要把焦虑传递给学生。一两个月甚至更长时间没有论文，并不说明问题。

麓邦：您希望自己的课题组是什么状态？

陈藤藤：希望是一个健康状态：该做实验时认真做，但也要有思考时间。很多问题不是靠持续实验解决的，而是需要停下来重新梳理。科研重要，但生活不可能只有科研。如果长期高压推进，效率未必更高，更重要的是学会节奏平衡，知道什么时候推进、什么时候思考。

 

图8 香港科技大学红鸟广场/LBTEK拍摄

 

麓邦：您最看重学生什么特质？

陈藤藤：自驱力。是否主动沟通、主动汇报、主动推进。我一直强调要勤沟通、勤汇报、勤讨论，不要回避问题。即使做错也可以讨论，但不能长期不交流。关键是让我知道你在做什么，这样才能及时给予支持，而不是问题积累后才暴露。所以核心要求其实很简单：真诚、诚实、愿意沟通。我希望课题组是一个信任和沟通顺畅的环境。

 

图9 陈藤藤会议室/LBTEK拍摄

 

麓邦：对科研人来说，在“高风险高回报”和“稳妥出成果”之间，您自己是怎么做选择的？您会怎么跟年轻人建议？

陈藤藤：要我选，那肯定是高风险高回报（笑）。我也会鼓励学生尝试。虽然稳妥路径更容易出成果，但上限有限；高风险方向不确定性大，但一旦突破，价值完全不同。当然，这也要看个人阶段和课题匹配程度，一般需要在具备一定能力基础后，再承担更高风险方向。但我至少会跟学生强调一句：梦想还是要有的。至少要敢想，如果连想都不敢想，很多事情就不会发生。至于能不能做成是另一回事，但首先要愿意尝试。

 

图10 陈藤藤实验室门口对联/LBTEK拍摄