毅然回国，从零开始，自行研制科学仪器，“点亮”世界上最耀眼的极紫外光源 | 未来科学大奖获奖者杨学明纪录片

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“从科学发展史上我们都可以看到，

科学仪器的研制

在实验科学发展上特别重要。

科学现象只有真正被观测到了

才能有新的发展。

比如，人类以前都觉得

太阳是绕着我们地球转的，

但是通过发明天文望远镜和天文观测，

我们就认识到原来地球是在绕着太阳转的。

实验观测在科学的整个发展过程中

是特别重要的一环，

但是因为各种因素

导致很多方向的实验仪器都是依赖国外。”

1962年，

杨学明出生在浙江省德清县一个小村庄。

初中时读书勤奋，

当年在班级里理科成绩非常出色，

经常为同班同学补课。从那时起，

杨学明就展露出了他非比寻常的能力。

虽然中学时期受到化学老师的启蒙热爱化学，

但这门热爱的学科并未在高考时眷顾他。

高考时，杨学明凭借

物理95分（满分100分）的高分，

16岁的他考入浙江师范学院物理系。

和很多知名科学家从小就因各种机缘

对科学产生浓厚兴趣不同，

杨学明坦言，

他直到进入大学后，

才对科学有了初步的认识。

“我感觉化学我没有念够，

所以要去念化学。”

在读大学期间，

他逐渐萌生了考研究生的想法，

但量子力学这门课的排课比较靠后，

他必须自学才有可能不错过研究生考试。

为了自学好这门较难的课程，

杨学明经常拿着书本去请教老师。

老师李鹤年专门为杨学明出了一张卷子，

如果考试通过，就可免修这门课，

结果杨学明凭借80+的高分成功通过考试。

从此，杨学明便领悟到了

人生的第一个科研道理，

自学能力是今后开展研究的必要技能。

在浙江师范学院的四年，

他从一个懵懂的少年

成长为一个有理想的青年，

人生的机遇也由此开始。

1982年，杨学明顺利考上

中国科学院大连化学物理研究所。

20岁走出浙江，从物理转到化学研究，

师从张存浩和朱清时两位科学界的前辈，

从此，开始涉足分子反应动力学

这个当时还非常新的领域。

硕士研究生毕业后他又远赴

美国加州大学圣芭芭拉分校攻读博士，

不过他在此期间所发的论文数量非常少，

而是将兴趣集中到了科学仪器的设计上，

他领悟到先进的科研仪器

对实验化学物理基础研究的重要作用，

更坚定了发展新的高端仪器

用于科学研究工作的决心。

博士毕业后，杨学明又在

普林斯顿大学化学系从事了

近两年的博士后研究，

师从1986年诺贝尔化学奖得主Yuan Tseh Lee，

并花了整整一年的时间，

跟着实验室的工程技术人员，

在计算机上设计出人生第一套复杂仪器的图纸，

成功把设计图纸变成世界上首套

利用同步辐射的交叉分子束科学仪器。

这也为他在团簇分子的高分辨

红外光谱研究方面打下了很好的基础。

杨学明的研究内容是

原子、分子级别的化学反应过程。

原子、分子……

这个微小却变幻无穷的世界让他着迷。

2001年是一个重要的转折点，

杨学明到母校中科院大连化物所访问，

他感慨万千，更坚定了

想要回国干一番事业的信念。

他欣然接受所长包信和的邀请回国工作，

而这一声应允，意味着一切要从头开始。

原本蒸蒸日上的科研事业要中断，

辛苦研制的科学仪器无法搬迁随行，

还要从零开始组建科研团队……

杨学明深知，

已过不惑之年的他将要面临怎样的艰辛，

但他依然很坚定。

“没有什么比自己的成果

给国家科研带来价值更重要。”

不过，相对于产出重磅科研成果，

让杨学明更骄傲的，

是一件件自主设计研发的科研仪器。

这些仪器是他驰骋学术战场最有力的“武器”，

是他与钟爱的化学世界对话的工具。

2018年，由杨学明主持建成的

我国第一台大型自由电子激光用户装置，

这是当今世界上唯一运行在

极紫外波段的自由电子激光装置，

也是世界上最亮的极紫外光源。

正是有了一系列自行研制

和原创的科学仪器的支撑，

杨学明带领团队在化学动力学领域

取得诸多重大突破性科研成果。

共发表论文《科学》16篇，《自然》1篇，

2006年和2007年连续两年

入选“中国十大科技进展”，

“实验观测到化学反应中的量子干涉现象”

2020年入选“中国十大科学进展”。

短短几年，他所带领的团队就成为

化学反应“共振态”领域国际知名的研究团队，

而分子反应动力学国家重点实验室也成了

国际上在这一领域具有重要影响力的研究基地。

目前，杨学明正在积极推动

我国新一代高重频自由电子激光装置的发展，

努力推进深圳规划中能X射线自由电子激光

和大连极紫外自由电子激光项目的建设，

为科研工作者提供

世界上最先进的极紫外和软X射线光源。

“我们就是想要做一些别人没做过的事情。”

杨学明说，

“中国不缺人才、不缺资源，

只要有世界领先的科学仪器，

我们就能有新的科学发现。”

几十年来杨学明遨游于钟爱的学术世界，

在国际分子反应动力学领域取得系列重大成果，

提升了我国在该领域的国际地位。

更让杨学明感到自豪的是，

他推动和主导了

诸多原创科研仪器的设计研发工作，

极大地提升了我国科研仪器的水平。

2022年，杨学明因研发

新一代高分辨率和高灵敏度量子态分辨的

交叉分子束科学仪器，

揭示了化学反应中的量子共振现象和几何相位效应，

获得未来科学大奖-物质科学奖。

在他眼中，

成为科学家都需要具备哪些特质？

他最看重的科研工作者是什么样子的？

未来科学大奖获奖者纪录片，

我们一起探寻下杨学明院士的科学人生。

自行研制科学仪器

打造“世界最强光源”

杨学明，1962年10月生，中国科学院大连化学物理研究所研究员，分子反应动力学国家重点实验室化学动力学研究中心主任。中国化学会化学动力学专业委员会任，国家同步辐射实验室用户专家委员会主任。2012年4月至2017年3月任中国科学院大连化学物理研究所副所长。2011年当选为中国科学院院士。1991年获美国加州大学圣巴巴拉分校博士学位。曾在美国普林斯顿大学，加州大学劳伦斯伯克利国家实验室，中国台湾中研院原子与分子科学研究所做博士后、访问和工作。

现任国家自然科学基金委化学科学部主任，中国化学会副理事长，第十三届全国人大代表。杨教授是国际顶尖的物理化学专家，曾获国家杰出青年科学基金资助，全国优秀科技工作者，研究成果两次入选“中国十大科技进展新闻”，一次入选“中国十大科学进展”，曾获国家自然科学二等奖(两次)、国务院政府特殊津贴、何梁何利基金科技进步奖、陈嘉庚科学奖、布罗依达奖、洪堡研究奖、全国创新争先奖等。现任中国化学物理杂志(CJCP)主编，中国化学会CCS Chemistry副主编。曾主持国家自然科学基金科学中心项目、国家重大科研仪器设备专项等20余项科技项目。主持研制成功我国第一台大型自由电子激光科学研究用户装置，这是世界上唯一运行在极紫外波段的自由电子激光装置。已经发表研究论文400多篇，其中16篇Science论文、1篇Nature论文。培养了一批优秀的博士研究生，其中有7人获得中国科学院院长特别奖，1人获得全国百篇优秀博士论文奖。

自从 Eyring和Polanyi 在 20 世纪 30 年代提出化学反应过渡态理论以来，化学动力学研究取得了多个里程碑式的进展，并多次获得诺贝尔化学奖。

杨学明开发了新一代高分辨率和高灵敏度的交叉分子束科学仪器，在基元化学反应动力学研究领域，尤其是化学反应共振态、化学反应中的几何相位效应以及量子干涉等方面的研究取得了重大突破。他发展了量子态分辨的后向散射谱学技术，通过高分辨的散射实验与精确理论研究相结合，揭示了多类化学反应共振现象，大力推动了在量子水平上化学反应过渡态的研究。此外，他还发展了高分辨的交叉分子束反应成像技术，首次在实验上发现了化学反应中的几何相位效应以及自旋-轨道共振分波之间的量子干涉现象。

杨学明的科学研究和他研发的新一代分子束科学仪器为反应动力学领域进一步理解化学反应的量子特性提供了强有力的工具，他的新发现将化学动力学领域拓展到了前所未有的深度和广度。

点击观看杨学明的获奖工作介绍视频Produced by Nature Research

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《“未来”科学家—未来科学大奖获奖者访谈实录（2016-2019）》

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