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给分子装“方向盘”:天津师大王超精雕细琢的科研之路

“科研没有捷径,唯一的‘捷径’可能就是不走捷径。”这句话,yl6809永利检测中心化学学院教授王超在实验室里说了很多年。

不久前,王超团队与天津大学黄跟平教授合作,在《Nature Chemistry》上发表了一项研究成果,解决了有机合成领域一个长期悬而未决的难题——如何在一个线型分子中,同时且精准地构建两个互不相邻的手性中心。凭借这项研究,yl6809永利检测中心首次以第一通讯单位登上Nature大子刊。

在制药领域,“手性”就像人的左右手,看起来几乎一模一样,但用错了,效果可能完全相反,甚至从“良药”变成“毒药”。

而现实中的药物分子往往不只“一只手”,可能同时拥有两只、三只甚至更多“手”,这些“手”还不挨着,彼此之间隔着一段距离。过去,要精准地摆好这些“手”的方向,往往需要多道复杂的合成步骤,既费时又难以保证每一步都准确无误。

王超团队经过反复思索实验,设计了一套“智能装配系统”,只用一步反应,就能在分子链上同时安装两个彼此不相邻、方向完全可控的“手性开关”。

更重要的是,这套催化体系就像一个可调节的方向盘,通过简单改变设置,就能精准合成出同一分子的全部四种空间构型。

“这意味着科学家不仅能更快地‘制造药分子’,还能系统地筛选哪一种构型是真正有效、安全的版本,为新药研发提供前所未有的自由度和效率。”王超自豪地说。

王超的化学之路,始于苏州大学化学系一张普通的课桌。和许多本科生一样,起初的他只是按部就班地学习、考试,对未来并没有清晰的画像。转变发生在大三的实验室里。

那时,他正在准备本科毕业论文,整天泡在实验室,和师兄师姐们一起“埋头苦干”。一次午休闲聊,一位博士师兄谈及自己的研究,眼里闪着光:“在化学的世界里,发现一个新反应、构筑一个新分子,那种创造的快乐,很纯粹。”这句话,像一颗种子,落在了王超心里。

王超开始思考自己是否也能走得更远一些……

就这样,考研、读博、出国做博士后……一条学术道路的图景,在反复的文献阅读和实验试错中,逐渐清晰起来。博士期间,王超在导师的指导下,啃下了一个硬骨头课题,成果发表在了化学顶级期刊《Angewandte Chemie》上。收到录用邮件那天,导师拍拍他的肩:“科研就像雕玉,需要悟性,更得耐得住性子。幸运的是,这两样你都有。”这份认可和那篇论文,成了他坚定学术志向的第一块基石。

“发表顶尖期刊的论文,就像完成一件艺术品,不容许有瑕疵。”这是王超攻读博士时导师的教诲,也成了他日后在科研之路勇往直前的核心理念。

然而,“艺术品”的诞生过程,往往伴随的是泥泞与汗水。在攻克那个最终登上《Nature Chemistry》的课题时,团队遇到了巨大的瓶颈:反应的区域选择性和对映选择性始终无法同时达到理想状态。

那段时间,实验室的灯常常亮到深夜。团队筛选了上百种配体、碱和溶剂,尝试了不同的金属催化体系,反应瓶里的产物却似乎总在“调皮捣蛋”,得不到想要的结果。团队成员难免沮丧,王超却总是最沉得住气的那一个。“失败是数据,不是结论。”他带着大家一遍遍复盘实验、设计新路线、讨论反应机理。

终于,在一次系统的机理研究后,他们找到了问题的关键,并通过精巧的实验设计,成功“驾驭”了反应,得到了近乎完美的结果。

“实验室,也是育人场。”谈起高校教师赋予的使命,王超表示。

王超笃信“以研促教,以教促研”。他的课题组,没有严格的“上下级”,更像一个探索小组,以“科研浸润式”的培养模式,让本科生和研究生都有机会参与到课题研究中,亲身体验从实验设计到结果验证的整个过程。

本科生白浩浩大二就进了组,从“洗瓶子”“过柱子”学起,逐渐参与到核心实验和论文撰写中,最终以共同作者身份在《ACS Catalysis》上发表了论文,毕业时拿下了天津市优秀本科毕业论文。硕士生黄婕在系统的科研训练后,以第一作者将成果发表于《Journal of the American Chemical Society》,之后顺利进入上海交通大学攻读博士学位。

“科研训练赋予人的,不仅是技能,更是一种思维方式和解决问题的能力。”王超说。

这种能力,无论学生将来是继续深耕科研,还是走向基础教育岗位,都将受益终身。他的许多学生毕业后成为中学化学教师,将科研中的探究精神带入课堂,也都成为了教学骨干。

“科研没有终点,我们永远站在下一个问题的起点。”王超说。谈及未来,他的目光依然落在实验室的白板,和一届届新生的面庞上。路径已然清晰:在科学研究中持续创新,拓展方法学的边界;在育人路上,打造能让年轻人自由探索、勇敢创新的环境。

丙乙新春将至,城市的灯火次第点亮万家,而实验室里的那一盏,也将一如既往地亮着。它映照着分子构筑的微观宇宙,也映照着王超团队师生眼中恒常如新的求知光芒。那份打磨艺术品般的专注与热爱,仍在继续,生生不息。

采写:卢奕萌 张立新

照片由受访者提供



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