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一个大大咧咧的研究生

2014-10-17马臻

大学生 2014年20期
关键词:小谢氧化亚氮分子筛

马臻

复旦大学环境系教授、博士生导师。曾留学美国加州大学河边分校和橡树岭国家实验室,专长环境催化。已发表学术论文92篇,其中7篇发表在影响因子10~31的重量级刊物上。在报刊杂志上发表关于科研、教育和人生哲理的通俗文章89篇。兼任英国皇家化学会学术专著“Heterogeneous Gold Catalysts and Catalysis”编辑和中国科协《科技导报》“职场”栏目主持人。

小谢是我和别的老师联合培养的博士生(硕博连读)。他考进复旦后,学习非常积极。然而,接触一段时间后,我发现他也有些小毛病,这些毛病也许看起来都不大,但对做研究有很大的影响。我看在眼里,急在心里。

如果你看到文献中说A方法比B方法好,你也来试试,发现结论和文献完全一致,这有什么创新性?

大大咧咧做实验

一天早上我到实验室,正掏出钥匙准备开门,发现门锁上已经插着一串钥匙。进门后,里面空无一人,凳子上放着小谢沉甸甸的书包,电脑键盘旁放着一罐敞开口的可乐和一个馒头,垃圾桶里堆满了豆浆袋子之类的杂物。过了一会儿小谢进门,我说,你怎么把钥匙插在门上,人却离开?现在有很多人游走在各个实验室“推销计算器”,见屋里没人就顺手牵羊。要知道,细节影响成败,不当心把饮料泼在手提电脑上会导致电路短路,不及时清理垃圾桶会招老鼠。实验室清洁卫生是做好实验的重要保证,一个脏兮兮的实验室是不会有高效率的。小谢一边听着,一边“嗯嗯”地点头。之后,我和小谢一起进行了“整改”。

刚开始时,小谢的这种性格让他在做实验时常出错。我们的研究是合成一系列沸石分子筛催化剂,然后测试它们催化分解空气污染物氧化亚氮的性能。测试时,含有氧化亚氮的混合气体不断通过装在反应器中的催化剂,反应温度阶梯型地升高,使用气相色谱分析流出反应器的氧化亚氮浓度,便可知催化剂效果好不好。一般情况下,一天可以测两个样品(催化剂):上午九点装上样品测试,晚上七八点再换一个样品测试过夜。但小谢的样品测试耗时较长,如果上午装样,要到凌晨两三点才能测完。于是我就让小谢合理安排好时间,下午装样测试,到第二天上午取出实验数据,然后到下午再装下一个样进行测试,这样,一天只测一个样。小谢对我说,我这样安排会浪费些氦气(上午测完样到下午装样那段时间,气相色谱使用的载气——氦气空跑了)。我却说:“我不在乎浪费气体,只求做准每个实验。一瓶氦气一千多元,气相色谱空跑半天损失约50元,可要是实验做错了,一次一次地重做,我损失的是宝贵的时间!”

过几天我查看实验记录,发现对于同样一个样品,小谢测了几次才得到有用的结果。原来,他想多测几个样,凌晨脑子昏昏沉沉地去换样、测试,结果不是忘了开气体,就是没有让电脑自动记录数据,不是忘了运行升温程序,就是设错了程序段。

我说,你做实验贪多求快,没想清楚各种可能的情况和处理预案就仓促上阵,这样反而浪费时间,甚至会出安全事故。我不强调“多”,只求“准”,只求做的实验是经过慎密设计的。男生做实验,心也要像绣花针一样细!

眉毛胡子一把抓

小谢慢慢改正了大大咧咧的习惯,科研也走上了正轨。为了在沸石分子筛催化分解氧化亚氮方面得到尽可能多的实验数据,他一再设计各种条件实验,试图穷尽各种可能。他设计了三种具有不同金属离子的沸石分子筛催化剂,对于每一种催化剂,都改变催化剂制备方法(三种),而对每一种制备方法,都试图改变催化剂硅铝比(三个)。可这样,样品多,数据杂,难理出头绪。

我对小谢说,做实验要动脑子。假设催化剂效果由三个因素(催化剂的金属离子组成、制备方法、硅铝比)影响,做实验不能像“魔方”那样制备3x3x3=27个样品。那样的话,假设每个样品需要做三个表征实验,那么需要进行27x3=81次实验。不但浪费时间,而且数据复杂,解释起来很困难。正确的做法是首先固定一种制备方法和一个硅铝比,制备具有不同金属离子组成的三个催化剂,筛选出最佳金属离子。然后基于最佳金属离子,固定一种制备方法,研究不同硅铝比的影响。发现最佳硅铝比后,再基于上述最佳金属离子,研究制备方法的优化(即尝试其他制备方法)。这样只需制备3+2+2=7个催化剂,然后再针对特定科学问题,有针对性地进行表征。

更重要的是,像“魔方”那样做实验,不是科学研究,而是技术测试!科研不能仅仅是条件实验,更要提供深入的见解。只研究催化剂制备方法的影响,就越来越难发文章了。因为这只是说明表观的现象,没有阐明现象背后的原因。即使阐明了现象背后的原因,也不一定能发好文章,因为别人不一定感兴趣。好文章和坏文章有很大的区别,你发坏文章,也要花很多时间来写,甚至还要花大量时间来对付退稿,所以应该注意创新性。如果你看到文献中说A方法比B方法好,你也来试试,发现结论和文献完全一致,这有什么创新性?

好事多磨的投稿

经过我的点拨,小谢明白了做实验不能“眉毛胡子一把抓”,要加强实验设计,做有用功。过了一段时间,小谢积累了很多实验数据,可我发现他还是在走“死循环”:一开始做了一个课题(沸石分子筛催化分解氧化亚氮),但这个课题还没有完成,兴趣就转移到另外一个课题(氧化铁促进氧化硅微球转变为纳米线)。再过一阵,又做了第三个课题(企业委托横向课题)……

我对小谢说,要经常整理数据。只有这样,你才能知道已经有哪些数据,还需要做哪些实验才能把课题完成。否则,到了以后写文章时,有可能发现补数据所需的样品已经丢弃了,或者仪器不巧坏了,甚至别人抢先一步发表了类似的文章。这些情况在实验室里是经常会发生的,带来的影响会很大。并且,整理数据、写文章的过程也是你梳理、思考的过程,你会发现思路越来越清晰。我读硕士至今做实验步步为营,常进行阶段性的整理,已发表80多篇科研论文,同时,也常看到有些人做实验东一榔头西一棒子,最后一事无成。

小谢听了我的话,觉得很有道理。他说自己也意识到了这个问题,但如今已经做了三个课题,该先整理哪篇文章呢?我对他说,可以先把已经完成90%的课题完成,投稿;然后把已经完成60%的课题完成,投稿,而不是把每个课题都做到90%就戛然而止。小谢挠头又问:“我白天都在忙着实验,到了晚上就累了,写文章没精力怎么办?”我回答,在实际操作中,甚至可以先把实验停一停,利用全天时间写文章,而不是仅仅利用晚上时间,断断续续地写文章。

在我的督促下,小谢整理了第一篇文章(研究内容是沸石分子筛催化分解氧化亚氮)。整理完后,他又开始纠结:从评奖学金的角度看,当然希望文章发表在高档次的SCI杂志,但这也意味着漫长的审稿过程,甚至可能被反复退稿;而如果投低档SCI杂志,又觉得亏了。

我说,你要在做好科研的基础上把文章发表在合适的杂志上,在杂志档次和发表效率之间找到最佳平衡点。如果你的这篇文章创新性没那么强,实验结果不具有通用性和冲击力,还不如找一个合适的杂志“卖”了得了,不值得一个劲地往高档次杂志投却老是退稿。以前我做博士后期间,导师也老喜欢把文章往高档次杂志投,有一次我参与的文章投了五个杂志都被枪毙了,耗费了两年时间,信心也被整没了。

后来,小谢的另一位导师还是把我们的这篇合作文章投到了影响因子6.0(难度较高)的《应用催化B:环境》。那位导师投这个杂志主要考虑影响因子高,想冲一冲,结果被退稿。初次投稿就被枪毙,小谢如被一盆冷水从头淋到脚。我安慰他说,只要文章是真金白银,最后总能找到一个地方发表。于是,我们把这篇文章转投影响因子3.2(难度适中)的《微孔和介孔材料》,三个多月后得到审稿意见,修改后接收。

第二篇论文(研究内容是氧化铁促进氧化硅微球转变为纳米线)投了影响因子3.9的《晶体工程通讯》。这是我的主意,主要考虑文章内容适合这个杂志。但一个月后,审稿人不同意我们的学术观点,作退稿处理。我们反思了问题,认为是实验不充分,便补做了实验,投了更高档的《材料化学杂志A》。编辑一看到这篇文章曾被同一个出版社的《晶体工程通讯》退稿,就不乐意送审,直接退稿。获悉这个“噩耗”,小谢信心都没了,我对他说,对自己的科研成果要有信心。后来这篇文章改投到《微孔和介孔材料》,经过四个多月审稿,最终被接收。

有了两次投稿经历,小谢将第三篇文章(研究内容是纳米片状沸石分子筛催化分解氧化亚氮)直接投送影响因子3.7的《分子催化杂志A:化学》,两周后收到审稿意见,修改后顺利接收。这时,小谢正处于五年制硕博连读的第三年,手头还有三篇文章正在撰写。应该说,进展还是挺快的。看着自己的辛勤努力变成了一个个铅字,小谢笑得比谁都开心。

责任编辑:曹晓晨

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