坚持与激情铸就高分子界面/生物界面检测技术

肖贞林

先进检测技术是现代生物学与材料学取得巨大进步的核心推动力，是人们在对物质结构与性能关系的认识需求日益加深的基础上产生的。探测并了解界面的结构和性能对于生物医用高分子材料应用于诊断、治疗以及替换或修复损伤组织和器官有不可替代的作用。

东南大学生物科学与医学工程学院研究员卢晓林在这方面有很深的认识，他利用非线性分子振动光谱专注于高分子和生物界面的结构研究，这些研究为理解界面上重要的物理化学现象、推广先进的界面检测方法以及开发新型功能性生物材料和高分子材料等提供了坚实的基础。

儿时梦想造就科研之路

生于上世纪70年代的卢晓林，从小就对科学产生了浓厚的兴趣，梦想着成为一名科学家。1993年，卢晓林考入成都科技大学（现四川大学）塑料工程系进行学习，后又进入浙江大学化工系进行高分子加工工艺的学习和研究，之后在香港科技大学化工系攻读博士学位的这段时间是他从一个科学的初入门者成长为一个有独立科研精神研究者的重要转折时期。

卢晓林认为，“科研最重要的是要有独立思考的精神和快速的执行能力，这两者缺一不可，在香港期间的这段经历可谓是夯实了我的科研基础。”他就是这样沿着高分子化学与物理的道路一步步前进着，也取得了不俗的成绩。更重要的是，他找到了值得终身追求的对象，也在高分子化学与物理的世界感受到了无穷的科研乐趣。

卢晓林的主要研究方向为非线性光谱研究软物质的表界面和生物材料，他与本科时原有的塑料工程专业方向进行契合，重点研究高分子和生物材料的表界面，在介观尺度、微观尺度和分子水平上对高分子材料的结构和性能关系开展深入的研究。他还针对高分子薄膜这一在理论和应用上都具有重要意义的一维受限体系，利用非线性分子振动光谱研究高分子薄膜的表面、界面和本体的分子结构以及结构松弛，以理解表界面效应对高分子薄膜结构和性能的影响，为在实践中应用高分子薄膜材料提供基础的知识和研究经验。

卢晓林表示：“科学研究的核心是理解并应用物质体系，以满足好奇心并造福社会。”他积极拓展非线性光谱的研究领域，将非线性光学技术应用于研究细胞、细菌和介观、微观尺度上的微纳米材料；此外，他还对界面的超快动力学行为感兴趣，目前正在利用时间分辨光谱研究表面和界面的超快动力学过程。由于转向生物医学工程方向，卢晓林也在学习生物学方面的知识，同时结合原来专业背景，进行分子设计、利用自由基反应和非化学键相互作用研制生物材料。

卢晓林用儿时微小的梦想，经过长期不懈的坚持，终于积微成著，取得众多同行的认可，也在成为这一领域最杰出科学家的道路上前行着。

在非线性光谱世界里徜徉

二阶非线性振动光谱技术是随着激光技术的发展而建立的，最早可以追溯到上世纪60年代Franken和Bloembergen的二次谐波的工作，以及随后沈元壤将可调谐红外激光引入界面探测的工作。简单来说，就是用两束光打在一个界面上产生新的一束光，探测新的这一束光即可以了解界面的结构信息。卢晓林以二阶非线性光学技术一和频振动光谱开展了高分子表界面的探测工作，并注重开拓新的研究领域。“科学家们越来越认识到和频振动光谱的重要性，总的来说，它是一种利用光与物质的作用研究表界面分子结构的技术。由于和频振动光谱是一项二阶非线性光学技术，测得的宏观物理量一二阶非线性极化率是一个极化张量，如果体系中分子无规排列，则二阶非线性极化率为零，就不会产生和频信号。此外由于缺少反演对称性是表界面分子所特有的性质，采用这种技术可直接探测物质表界面处的分子结构。和频振动光谱具有表界面选择性和分子取向敏感性这两个优点，可以进行实时原位测量，非常适合于研究高分子/生物体系的表界面分子结构，给我们的工作带来巨大的便利。”

探测隐藏的或者说包埋的界面一直是一个重要的科学问题，卢晓林目前的一个研究重点为探测高分子的隐藏界面。“基于高分子的应用十分广泛，从具有空间三维尺度的结构材料到具有表界面二维性的功能性涂料，从高科技的电子封装材料到人们日常使用的护肤品，都可以看到高分子在其中的应用，但我们对于高分子的界面结构和性能仍然知之甚少。这实际阻碍了我们开发具有新型优良使用性能的高分子材料。”卢晓林说道，“我们实验室今后的工作重心就是以和频振动光谱作为研究利器，探索高分子和生物界面上新奇的物理化学现象，并与开发新型高分子和生物材料结合，走出我们自己的科研道路。”

培养学生和科研探索一个都不能少

卢晓林对培养与教育学生也很有自己的想法。“因为每个学生的个性、天资、基础都不一样，不可能对每个人要求都一样。”卢晓林对记者说道，“我们除要锻炼学生自己的抽提、归纳、推理等思维能力和表达能力等，同时还要给他们一定的空间自由思考，不至于让他们的学习与工作变成机械流水账式的研究。但最终老师也只是起到引导作用，学生们一定要能独立地面对自己的科研工作和今后的人生。”

培养学生的同时，卢晓林的科研脚步也并未停下。如前所述，随着薄膜材料在微电子、能源和生物等领域的不断应用，在介观尺度、微观尺度和分子水平上对高分子材料的结构和性能关系进行有效的研究变得越来越关键。特别是随着纳米技术的发展，纳米器件中普遍会用到高分子材料，像纳米光刻技术中会用到聚二甲基硅氧烷薄膜，有机薄膜晶体管中会用到介质层聚甲基丙烯酸甲酯薄膜，这些薄膜的结构稳定性直接关系着纳米器件的长效使用性。卢晓林结合非线性和频振动光谱和线性红外光谱的优势，利用非线性光谱可探测高分子薄膜表界面分子结构、线性光谱可探测高分子薄膜本体分子结构的特点，对高分子薄膜的结构开展细致而深入的研究，为在实践中应用高分子薄膜和调控高分子薄膜的特殊性质提供基础的知识和理论，同时还将发展光谱技术，建立合适的光谱分析方法。“当材料某一维度（或某些维度）缩短至纳米尺度时，表界面和受限效应就会变得愈发重要，直接影响到材料的长效使用性能，因此相关研究对薄膜材料的分子设计、加工方法和直接使用都是至关重要的。与此同时，该研究对理解和解释高分子物理化学中重要的实验现象也有重要意义，特别是涉及到高分子薄膜长效稳定性的老化和去润湿过程。”

经过多年的研究与沉淀，卢晓林也深深体会到了科研之路的艰辛，但也更使他学会享受过程，知足常乐。他还说，“科研是我前进最大的动力，开会时和学生聊天就是我最大的兴趣。”相信在未来的日子，卢晓林定会把科研学术当做手中的利剑，用坚持与激情在长空万里划出最美丽的弧线。