不想再做“有套路”的研究

劉如楠

近日，美國密歇根大學博士后周鵬以第一作者身份，收獲了人生中的第一篇《自然》論文。剛步入35歲的他，給自己送了一份新年大禮。

周鵬等人在論文中描述了他們開發的一種新型太陽光解水制氫的路徑，可將水轉化為氫氣和氧氣的效率提高到9%，是同類其他光解水制氫路徑的近10倍。同時該方法成本低廉，根據理論推測，制備1公斤的氫氣只需1美元。

這項成果的發表，讓周鵬堅定了自己的科研方向?！疤柲苤茪鋵⑹切履茉囱芯款I域的未來。我期待學成歸國，繼續開展相關研究?！彼f。

師弟“點穴”讓研究柳暗花明

一天，周鵬照例在密歇根大學和北京大學的師弟在線上討論課題。周鵬從北大博士后出站已有半年時間，此前未完成的課題仍需師弟推進，所以他們時不時要開會討論。

討論圍繞光催化的反應系統展開。通常大家認為，光催化反應較為溫和，在室溫下即可發生，這是其最大的優勢，因此幾乎所有光催化反應器都會設置冷卻水對反應進行降溫，但這又會增加反應器的設計難度。

“為什么非要那么復雜？太陽光中本來就包含可以制熱的紅外光，它本身就可以促進反應，不進行冷卻，就讓它們在高溫下反應不行嗎？”師弟隨口說道。

瞬間，周鵬像被“點了穴”，他的思緒一下子飛到了目前在做的課題上?！疤柟獗旧砭蜁a生熱量，合理利用這些熱量進行光熱協同催化，或許能提升反應效率?！?/p>

而師弟看似無心的一句反問，恰似一個驚雷。周鵬一直在催化劑結構上打轉，忽略了催化劑反應環境對性能的影響。

“恰恰是光催化反應在室溫下發生的優勢，讓我們忽視了它在高溫下反應的效率問題?！敝荠i告訴筆者。

隨后，周鵬等采取了兩種策略為光催化制氫“提質增效”。一是控溫。“早年間人們用廢報紙糊墻保暖，我們在實驗中將廢報紙糊在反應器上，使其成為一個保溫桶?！敝荠i說。二是增強光和熱。他們通過棱鏡裝置將太陽光增強至160倍，保證反應過程中的高光強和高熱量。

而提高光催化反應溫度的研究之所以少有人做，這和常規催化劑材料難以耐受高溫有關。周鵬所在的課題組曾于2014年開發出半導體材料氮化銦鎵（InCaN），其最高能夠經受800攝氏度的高溫。這一新材料之前大多被用在LED顯示器等的研發中，而周鵬將其應用到了化學反應中，得到了意想不到的效果。

用真誠戰勝質疑

2021年1月19日，懷著忐忑的心情，周鵬點擊了上傳按鈕，將文稿投給了《自然》。

經過3個月的第一輪審稿，周鵬收到了編輯的拒稿消息。他反復推敲審稿意見，發現是審稿人誤解了材料的反應類型，認為材料性能在領域內不占優勢。

周鵬寫了長長的解釋信件，并補充了一系列數據，一一解答了審稿人的疑惑，并表達了他們對拒稿結果的異議。

就這樣，經過了兩輪的補充和解釋后，他們以為打消了編輯和審稿人的顧慮，但又出了意外，幾個月過去，那邊音信全無。

“后來我們才知道，原來是編輯聯系不上其中一位審稿人了?！敝荠i說，編輯只好另外找了兩個人，對失聯審稿人的意見進行仲裁，并提出新的審稿意見。

周鵬剛剛放下的心一下又懸了起來，“按常規只需要一位仲裁人，這次一下子來了兩位，他們都有一票否決權”。

好在兩位仲裁者認為，周鵬等人已經解決了此前提出的大部分問題，且此前的部分審稿意見并不完全適用于這項研究。同時他們重新提出了一些問題。就這樣，又進行了一輪修改調整，這篇論文終于被接收。

“在整個審稿過程中，我們遵循實事求是的原則，目前沒有解決的問題、研究中需要完善的地方，如氫氧分離問題，我們都大大方方地承認并闡明研究的主要目的。后來想想，或許正是我們的真誠打動了仲裁人和編輯?！敝荠i說。

送給自己35歲最好的禮物

2023年，周鵬跨入了35歲的門檻，這篇《自然》論文的發表，是他送給自己35歲最好的禮物。

“我希望能做點與以往不一樣的研究。當我不再需要用論文篇數來證明自己的時候，就想專注于耗時更長、更困難的問題，即光催化反應環境和反應系統的創新?！彼f。因此，即便是趕上新冠疫情，實驗斷斷續續，或者是多輪的審稿和修改，周鵬都能坦然面對。

最終，他們利用完全清潔的太陽能作為能量來源，將水轉化為氫氣和氧氣的效率提高到9%，是同類光解水制氫實驗的近10倍。同時成本低廉，按照一些理論研究的推測，光催化全解水制備1公斤的氫氣只需1美元。

然而，這對于實際應用來說還遠遠不夠。只有達到99.999%純度的氫氣，才能被直接應用在燃料電池上，而目前光催化全解水得到的只是氫氧混合物，純度還不夠。

“我們希望研究出新的制備方法，直接通過光催化水分解制備出高純度的氫燃料。”周鵬說，“我的理想是，像電催化、熱催化那樣，光催化制氫也能在工業車間大規模應用。”

對于有些人來說，35歲可能是職業的門檻。而對周鵬來說，35歲是他順從內心做科研的重要轉折。他的科研之路，才剛剛開始。