成功登上Science!这位女博士成为沸石合成的第五代传人

2021年08月09日 15:53:24 | 来源:我苏网

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  我苏网讯  27个月、4轮修改,将论文投到国际顶尖杂志的过程中,她经历了什么?从“科研小白”到“沸石合成的第五代传人”,逐渐闯出一片新的天地并爱上科研,她的心路历程如何?面对科研,她有怎样的经验分享呢?今天就让我们走近南京工业大学化工学院2020级博士生刘晓玲,品一品她在科研路上的苦与乐。

  “意外发现”开启一条高精度沸石“合成之路”

  MOR和Beta是重要的沸石分子筛,其中金属掺杂的MOR和Beta沸石一直是研究重点,然而相关合成难度大,酸水解路径合成Beta沸石需要长时间练习才能掌握。鲁迅先生在《秋夜》中提到:“在我的后园,可以看见墙外有两株树,一株是枣树,还有一株也是枣树。”现在回忆此句,刘晓玲不由自嘲道:“我做的课题,一个是Beta沸石,还有一个也是Beta沸石。”如何做点不一样的东西?如何让科研成果更加实用?在科研的道路上,刘晓玲一直都在思考。

  第一排左5为刘晓玲

  2017年,刘晓玲开始接触沸石分子筛捕集二氧化碳方向的课题。在此之前,课题组已经发现金属掺杂的沸石在化工领域有着广泛的前景,但是还有很多需要探索。刚开始接触这项课题,刘晓玲从最基本的合成开始做起,面对刚开始的合成,她并没意识到合成参数的细微变化就可能影响测试结果。“当时只是觉得这些合成出来的样品,没有那么精细,吸附性可能没有多大差别。”

  2018年暑假,实验室从丁家桥校区搬迁到江浦校区,在江浦校区完成实验后,刘晓玲突然有了意外的发现:同样的实验步骤、同样的试剂用量,经过测试,样品竟然有细微的差别。这让刘晓玲萌发了一个念头:如何才能合出高精度的样品?于是,刘晓玲萌发了深入研究MOR沸石吸附分离性能的想法。

  “沸石的合成需要摸索的,很多时候在陌生或者不熟悉的环境下,很难合成出来。”刘晓玲说道。那段时间,“泡”在实验室成为了刘晓玲的生活常态。通过不断摸索,刘晓玲合成出了高精度样品,团队试着将论文投稿至Science杂志。

  四轮修改历时27个月,科研成果登上顶尖杂志

  2019年6月,Science杂志给出了返修意见。“幸运的是,审稿人很看好我们这个研究结果,没有拒稿,而是给了我们一年的时间返修,这就需要我们重头再来,合成出更高精度的样品并且找到规律。”刘晓玲说,第一轮返修,时间紧迫,压力最大。很快课题组确定了实验方案,申请到了2019年下半年的中国散裂中子源(东莞)和中科院大连化学物理所高精XRD的宝贵机时。“实验需要平行地合成大量高品质的样品,在别无他法的情况下,我们只能高强度地重新摸索条件。”

  刘晓玲在中子源

  3天时间拿到高质量的中子谱图数据,对于解析结构起了重要作用、两个月时间做出了足够多的样品,便于摸索测试、请已毕业的师兄师姐回来指导……然而,该材料的合成周期长,实验结果的非及时响应性极强。数月过去了,对于合成规律,刘晓玲依然毫无头绪。“有时候感觉一些样品在外观上很接近高精度样品了,但是仔细测试后,性能还没有达到最佳。那段时间压力也很大,但既然做了,就要坚持到底。”刘晓玲说道。根据已合成出的好的样品,不断摸索,找到共性,团队慢慢地找到了规律。团队经过近一年的实验、数据分析,将修改稿在最后的期限前提交。

  两个月后,团队收到了编辑的来信:增加了新的审稿人,提出了新的意见,需要进一步修改。“这一轮并没有给定期限,我们积极准备样品,进行补充实验,不断完善修改稿。”刘晓玲说。收集了充分的实验证据、反复核实修改稿中的每一个细节后,第二轮修改在6个月后结束了。又是两个月的间隔,团队再次收到了编辑的答复:审稿人提出了新的意见,还需要进一步修改。

  王军教授和周瑜教授正在指导团队进行数据分析

  “几轮修改后,其实心理上也有些焦虑,团队里王军老师和周瑜老师也一直在鼓励着我,既然做了,就要努力把自己能做的做到最好。”刘晓玲说。相对于前面两次修改稿的准备,这一轮的问题不多,只需在已经美轮美奂的“衣服”上再增加几个元素,增加水汽条件下样品的综合对比测试,提升“衣服”的品质。这依然不是一件容易的事情,面临的难题依然是重复实验。“方法依旧是那个方法,操作已经非常熟练了,我和师妹们一起,很快拿到了理想的数据。”刘晓玲说道。两个月后,团队再次投出了修改稿。一周后,团队收到了编辑的来信:格式需要进一步修改。

  “格式的修改需要的是细心和耐心,而这恰恰是这么多年,我被多轮修改所锤炼出的长项。”刘晓玲说,这篇稿件正文部分并不长,但是附件长达近200页,包含几百张图,对每一个小细节修改后,都需要进行细致的校对。经过数日的努力,格式校对后的稿件终于被投出。很快,编辑来信:论文接收了。

  得知论文被接收,刘晓玲长舒一口气,27个月里历经4轮修改,感谢自己并未放弃,除此之外,刘晓玲还特地强调道:“这项成果凝聚了十年内王军教授、周瑜教授和师姐师哥们的心血,团队的力量无限大,时间可以说明一切。”

  据悉,这项科研成果破解了沸石分子筛碳捕集痛点,二氧化碳吸附量和分离比创新高,且性能不受水汽影响。周瑜教授是第一作者,刘晓玲与硕士生张建林、王磊副教授、浙江大学崔希利教授为共同第一作者,王军教授为通讯作者。

  从“科研小白”到Beta沸石合成“第五代传人”

  对于Beta沸石这位“老朋友”,刘晓玲是再熟悉不过了,可是刚接触科研的时候,刘晓玲对沸石是一无所知。

  2017年9月,刘晓玲进入南京工业大学攻读硕士研究生。作为一个新手,面对新的陌生环境,如何早日上手开展相关研究是摆在她面前的第一个大难题。

  “刚开始对于真正的科研也没有多少概念,就想打好基本功,从最基础的开始做起。” 检索文献不熟练,于是逐一研读课题组所发表论文的相关文献,认真学习课题组师兄师姐的硕博论文成了刘晓玲最初的“日常”。通过学习文献掌握了一定的调研方法后,她就相关疑点多次向导师和师兄师姐请教、讨论,逐步了解了沸石的相关知识。慢慢地,在师姐的带领下,刘晓玲开始了相关实验。“沸石的合成不易,步骤多、操作要求高。沸石的表征也涉及多达十几种的常见表征。催化反应对于反应操作和定量定性分析均有较高要求。”刘晓玲说,一开始的时候,多次实验都没有合成出相关材料,但是她坚信“坚持是关键”“熟能生巧”。研究生二年级时,刘晓玲独立开展相关研究工作,通过反复实验和分析,团队明确了沸石孔道的封装效应。刘晓玲分别以一作和共同一作的身份在国内权威催化期刊和国际绿色化学领域的重要期刊发表了相关论文,这也让她更加有信心投身接下来的科研中。

  “课题组里Beta沸石合成历史悠久,而我则已经是‘第五代传人’了。”刘晓玲说道,“前面四代人为我们打下了很好的基础。”2020年,刘晓玲继续攻读博士学位,到目前为止,她也取得了丰硕的科研成果,共发表SCI论文6篇,其中以第一作者(含共同)在Science等期刊发表SCI论文3篇,申请中国发明专利1项。

  对于科研,刘晓玲也有了自己独特的看法:就个人而言,需要做到“智”“仁”“勇”。刘晓玲解释道:“‘智’是需要在专业知识和技能方面不断提升,力求达到科研所需的能力;‘仁’是需要在个人素养和集体意识方面不断提升,力求到达科研所需的心性;‘勇’是需要在个人意志和坚忍不拔精神方面不断提升,力求达到科研所需的心境。”

  Science杂志接收论文后,刘晓玲在随笔上写下了这样的一段话:科研之路充满艰辛,永远是一条荆棘之路,身后为万丈深渊,只能是永攀高峰,否则如逆水行舟,不进则退。上帝在关上一扇门的同时,也许会留下一扇窗户。总之,科研在于不断探索未知。在未知的路上,心中需有猛虎,方能不怯于前行。

  相信在未来的科研道路上,刘晓玲一定能扎根大地,在自己的专业领域中闪闪发光。

  (来源:江苏广电融媒体新闻中心/黄迪 王尧 通讯员/南工大党委宣传部融媒体中心 编辑/玉洁)

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