堅持與激情鑄就高分子界面/生物界面檢測技術

肖貞林

先進檢測技術是現代生物學與材料學取得巨大進步的核心推動力，是人們在對物質結構與性能關系的認識需求日益加深的基礎上產生的。探測并了解界面的結構和性能對于生物醫用高分子材料應用于診斷、治療以及替換或修復損傷組織和器官有不可替代的作用。

東南大學生物科學與醫學工程學院研究員盧曉林在這方面有很深的認識，他利用非線性分子振動光譜專注于高分子和生物界面的結構研究，這些研究為理解界面上重要的物理化學現象、推廣先進的界面檢測方法以及開發新型功能性生物材料和高分子材料等提供了堅實的基礎。

兒時夢想造就科研之路

生于上世紀70年代的盧曉林，從小就對科學產生了濃厚的興趣，夢想著成為一名科學家。1993年，盧曉林考入成都科技大學（現四川大學）塑料工程系進行學習，后又進入浙江大學化工系進行高分子加工工藝的學習和研究，之后在香港科技大學化工系攻讀博士學位的這段時間是他從一個科學的初入門者成長為一個有獨立科研精神研究者的重要轉折時期。

盧曉林認為，“科研最重要的是要有獨立思考的精神和快速的執行能力，這兩者缺一不可，在香港期間的這段經歷可謂是夯實了我的科研基礎。”他就是這樣沿著高分子化學與物理的道路一步步前進著，也取得了不俗的成績。更重要的是，他找到了值得終身追求的對象，也在高分子化學與物理的世界感受到了無窮的科研樂趣。

盧曉林的主要研究方向為非線性光譜研究軟物質的表界面和生物材料，他與本科時原有的塑料工程專業方向進行契合，重點研究高分子和生物材料的表界面，在介觀尺度、微觀尺度和分子水平上對高分子材料的結構和性能關系開展深入的研究。他還針對高分子薄膜這一在理論和應用上都具有重要意義的一維受限體系，利用非線性分子振動光譜研究高分子薄膜的表面、界面和本體的分子結構以及結構松弛，以理解表界面效應對高分子薄膜結構和性能的影響，為在實踐中應用高分子薄膜材料提供基礎的知識和研究經驗。

盧曉林表示：“科學研究的核心是理解并應用物質體系，以滿足好奇心并造福社會。”他積極拓展非線性光譜的研究領域，將非線性光學技術應用于研究細胞、細菌和介觀、微觀尺度上的微納米材料；此外，他還對界面的超快動力學行為感興趣，目前正在利用時間分辨光譜研究表面和界面的超快動力學過程。由于轉向生物醫學工程方向，盧曉林也在學習生物學方面的知識，同時結合原來專業背景，進行分子設計、利用自由基反應和非化學鍵相互作用研制生物材料。

盧曉林用兒時微小的夢想，經過長期不懈的堅持，終于積微成著，取得眾多同行的認可，也在成為這一領域最杰出科學家的道路上前行著。

在非線性光譜世界里徜徉

二階非線性振動光譜技術是隨著激光技術的發展而建立的，最早可以追溯到上世紀60年代Franken和Bloembergen的二次諧波的工作，以及隨后沈元壤將可調諧紅外激光引入界面探測的工作。簡單來說，就是用兩束光打在一個界面上產生新的一束光，探測新的這一束光即可以了解界面的結構信息。盧曉林以二階非線性光學技術一和頻振動光譜開展了高分子表界面的探測工作，并注重開拓新的研究領域。“科學家們越來越認識到和頻振動光譜的重要性，總的來說，它是一種利用光與物質的作用研究表界面分子結構的技術。由于和頻振動光譜是一項二階非線性光學技術，測得的宏觀物理量一二階非線性極化率是一個極化張量，如果體系中分子無規排列，則二階非線性極化率為零，就不會產生和頻信號。此外由于缺少反演對稱性是表界面分子所特有的性質，采用這種技術可直接探測物質表界面處的分子結構。和頻振動光譜具有表界面選擇性和分子取向敏感性這兩個優點，可以進行實時原位測量，非常適合于研究高分子/生物體系的表界面分子結構，給我們的工作帶來巨大的便利。”

探測隱藏的或者說包埋的界面一直是一個重要的科學問題，盧曉林目前的一個研究重點為探測高分子的隱藏界面。“基于高分子的應用十分廣泛，從具有空間三維尺度的結構材料到具有表界面二維性的功能性涂料，從高科技的電子封裝材料到人們日常使用的護膚品，都可以看到高分子在其中的應用，但我們對于高分子的界面結構和性能仍然知之甚少。這實際阻礙了我們開發具有新型優良使用性能的高分子材料。”盧曉林說道，“我們實驗室今后的工作重心就是以和頻振動光譜作為研究利器，探索高分子和生物界面上新奇的物理化學現象，并與開發新型高分子和生物材料結合，走出我們自己的科研道路。”

培養學生和科研探索一個都不能少

盧曉林對培養與教育學生也很有自己的想法。“因為每個學生的個性、天資、基礎都不一樣，不可能對每個人要求都一樣。”盧曉林對記者說道，“我們除要鍛煉學生自己的抽提、歸納、推理等思維能力和表達能力等，同時還要給他們一定的空間自由思考，不至于讓他們的學習與工作變成機械流水賬式的研究。但最終老師也只是起到引導作用，學生們一定要能獨立地面對自己的科研工作和今后的人生。”

培養學生的同時，盧曉林的科研腳步也并未停下。如前所述，隨著薄膜材料在微電子、能源和生物等領域的不斷應用，在介觀尺度、微觀尺度和分子水平上對高分子材料的結構和性能關系進行有效的研究變得越來越關鍵。特別是隨著納米技術的發展，納米器件中普遍會用到高分子材料，像納米光刻技術中會用到聚二甲基硅氧烷薄膜，有機薄膜晶體管中會用到介質層聚甲基丙烯酸甲酯薄膜，這些薄膜的結構穩定性直接關系著納米器件的長效使用性。盧曉林結合非線性和頻振動光譜和線性紅外光譜的優勢，利用非線性光譜可探測高分子薄膜表界面分子結構、線性光譜可探測高分子薄膜本體分子結構的特點，對高分子薄膜的結構開展細致而深入的研究，為在實踐中應用高分子薄膜和調控高分子薄膜的特殊性質提供基礎的知識和理論，同時還將發展光譜技術，建立合適的光譜分析方法。“當材料某一維度（或某些維度）縮短至納米尺度時，表界面和受限效應就會變得愈發重要，直接影響到材料的長效使用性能，因此相關研究對薄膜材料的分子設計、加工方法和直接使用都是至關重要的。與此同時，該研究對理解和解釋高分子物理化學中重要的實驗現象也有重要意義，特別是涉及到高分子薄膜長效穩定性的老化和去潤濕過程。”

經過多年的研究與沉淀，盧曉林也深深體會到了科研之路的艱辛，但也更使他學會享受過程，知足常樂。他還說，“科研是我前進最大的動力，開會時和學生聊天就是我最大的興趣。”相信在未來的日子，盧曉林定會把科研學術當做手中的利劍，用堅持與激情在長空萬里劃出最美麗的弧線。