陈缙泉眼观微世界心有大未来

今天人类科学和知识的前沿在 哪 里？ 2018年，《科学》 创刊125 周年时，作为纪念，归纳出了125 个当今最近挑战性的前沿科学问题，其中70%的问题来自生命科学和物理学。这两个学科有一个共同特点，他们的研究对象要么是难以想象的极微、极瞬的世界，要么是宏大到同样难以想象的天体、宇宙和进化、生命的复杂巨系统。科学是一个通过观测检验的知识系统，科学的边疆就在观测的边界上，观测能力的前进本身就是科学边疆的拓展。而今天的科学早已不在列文虎克依靠自己磨出的镜片就能获得新知识的时代了，观测本身就是对人类智力和技术的极限挑战。民革党员陈缙泉就是在人类视界极限处，为我们开拓观测边界的科学战士中的一员。

陈缙泉是华东师范大学精密光谱与技术国家重点实验室教授，他的研究对象是飞秒时间分辨光谱技术。飞秒是一种时间单位，1 飞秒只有1 秒的一千万亿分之一。在这样的时间尺度上，在我们的想象力能够穷极的范围之外，微观世界也依然是变化不居的。研究这种运动的发生、发展的机理，就需要利用时间分辨光谱，通过记录光谱随时间的变化，了解在瞬时过程中发生的事件和过程，从而得到在普通观测中无法得到的信息。

业精于专而兴于勤

陈缙泉本科毕业于南京大学化学专业，毕业设计选择了物理化学领域催化剂材料和催化机理方向。本科毕业后，陈缙泉赴美国俄亥俄州立大学继续攻读博士学位，他选择的方向依然是自己感兴趣的物理化学方向，研究方向是采用飞秒瞬态光谱研究分子激发态动力学过程。之所以选择这个研究方向，陈缙泉说：“学科从兴起到现在发展只有短短30 多年的光景，但正是因为历史很短，所以它才拥有更广阔的发展空间，在与其他学科领域的关联中，碰撞出更多价值。”

陈缙泉

飞秒时间分辨光谱兴起于20 世纪70年代末80年代初，1999年飞秒化学研究获得了诺贝尔化学奖，陈缙泉在美国的导师是这门学科前几批研究生之一。毕业后，陈缙泉先后在美国蒙大拿州立大学、埃默立大学做博士后研究员。但是他常常感到，在国外终究是给别人打工，很难找到一种内心的认同感。正好他从一位导师那里得知，华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室正着手建立生物光子学领域的研究团队，需要年轻人加入。此后，陈缙泉受到华东师范大学的邀请，回国考察实验条件，参加面试，双方一拍即合。2015年，陈缙泉由华东师范大学双百计划 “紫江青年学者” 引进精密光谱与技术国家重点实验室，紧接着他于2016年受国家 “千人计划” 青年项目资助。

“工作和事业还是有区别的，业精于专而兴于勤，我回国打定主意想要做好一番事业。” 陈缙泉坦言。就这样，在美国学习工作8年后，他毅然决定回国，正式开展在祖国的科研工作。

微观世界的瞬间记录者

“分子、原子很小，肉眼是看不到的，而且它们运动很快，要想捕捉到它们的运动，就需要快门速度非常快的 ‘相机’。” “这就如同我们用相机连拍篮球运动员投篮，通过一秒内连拍的多张照片，我们能够记录运动员起跳、投篮、进框等一系列动作。时间分辨光谱的原理和它类似，只不过将时间从一秒推进到几百个飞秒的尺度，同时我们研究的目标不是运动员的投篮过程，而是分子中电子或者能量转移的过程。我们追踪这个过程，就能讲清楚化学反应发生的机理。” 陈缙泉说。

陈缙泉就是利用飞秒时间分辨光谱技术，通过飞秒瞬态吸收光谱手段跟踪DNA 分子激发态的动力学过程，从而阐明DNA 受激以后的能量转移以及可能发生的化学反应的动力学过程。“通俗来讲，就是研究分子在飞秒量级这么短的时间内，受到光的刺激后怎样进行能量或者电荷转移，进而研究后续发生的化学变化。”

这项技术看似离生活很远，但研究成果却和人们的日常生活息息相关。大家都知道夏天去海边玩要涂防晒霜，否则就要被晒黑。这是因为太阳光里有紫外线，会被皮肤吸收，我们看不到紫外线，当发现晒黑时，皮肤已经受到伤害了。“我研究的就是光刺激到皮肤以后，化学反应是如何发生的，原理是什么，在什么样的条件下会发生，在什么样的条件下不会发生……当研究清楚这些问题后，简单的可以告诉生产防晒霜的公司怎么做防晒霜比较好，或者告诉开发药的公司要添加何种药物成分才能更好治愈晒伤。”

研究的意义当然不限于此，DNA 是地球上几乎所有生物基因的载体，组成DNA 的四种脱氧核苷酸均对紫外线有着强烈的吸收。生物基因光致损伤的主要原因就是因为脱氧核苷酸受到紫外刺激后形成电子激发态，进而发生化学反应形成有害产物。这项研究对生物体内能量和电子的传输，以及生命的起源、进化、变异、外太空生命的探索起到了重要的指导作用。

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