2018年在一本國際上被稱為頂級權(quán)威的學(xué)術(shù)期刊《Science》的七月刊上，刊載了一篇以蘭州大學(xué)為第一單位、北大和加州大學(xué)伯克利分校共同合作的論文。
這篇論文以“Single-crystal x-ray diffraction structures of covalent organic frameworks”為題，解釋了三所學(xué)校共同在共價有機框架材料領(lǐng)域的研究成果。
這項研究將共價組裝有序結(jié)構(gòu)的研究推進，讓其有了實質(zhì)性的進步，突破了該領(lǐng)域長期以來的瓶頸，對化學(xué)研究的價值極高。很多人都很好奇，是誰成為了這個行業(yè)推波助瀾的一雙手。這篇材料的第一作者叫做馬天瓊，是蘭州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院的一名女博士。
她的履歷可不一般，她的科研道路大部分時間都在蘭州大學(xué)。2006年她考入蘭州大學(xué)本科學(xué)習(xí)，2008年在涂永強院士的實驗室進行科研見習(xí)，兩年后又自發(fā)的出去支教了一年。
回來之后她剛剛經(jīng)過本科階段的學(xué)習(xí)，后來又在實驗室接觸了很多新奇的創(chuàng)新項目，對有機化學(xué)十分感興趣。剛好她之前擁有材料化學(xué)專業(yè)的背景知識，所以平時關(guān)注的研究也多是各種有機材料。
支教回來以后，她被本校保送到王為教授的課題組碩博連讀，從2011年開始，就在王為教授課題組研習(xí)，該組最特別的研究項目，就是共價有機框架材料，在國際上開始得比較早，并且小有成果。
共價有機框架材料，是一種有機單體通過共價鍵的連接，在多維度方向上，形成的一種新型的有機高分子材料。這種材料看似很學(xué)術(shù)，但是在市場上有很高的應(yīng)用前景，尤其是對于作為存儲的材料具有很高的價值。
當(dāng)時這項材料的領(lǐng)域正處于長期的瓶頸狀態(tài)，大家都沒有找到合適的方法來獲得大尺寸并且質(zhì)量比較高的單晶體。因為其特殊的構(gòu)筑結(jié)構(gòu)是采用強共價鍵進行作用，所以這種材料在合成過程中，很難從原子分子的角度進行精準(zhǔn)的測量，這也導(dǎo)致之前合成的成品多為多晶狀態(tài)，而且只能夠通過衍射和模擬的手段間接獲得。
那么應(yīng)該如何獲得高結(jié)晶度的材料，并且通過原子尺度的層面獲得這種材料精確的結(jié)構(gòu)信息呢？這個問題就是馬天瓊主要在研究的內(nèi)容。
馬天瓊在選擇這個課題前，其實早就對這種新型材料很感興趣，2011年，她就自己合成了一種新的類型材料，并且取名為LZU-111。
但是當(dāng)時沒有多少人對這種材料有深刻的認(rèn)識，大家都只看到過、研究過相關(guān)的模型，并且有一些自己的看法和猜測，尤其是多維度地看待這種材料，想要驗證自己的猜想結(jié)果十分復(fù)雜，不僅需要用大型計算機進行數(shù)據(jù)模擬，還要對得到的各種結(jié)果進行篩選。復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和繁重的工作，讓很多人都對這種材料心生畏懼，最后放棄了對這種新型材料的探索和研究。
在接觸了這種材料之后，馬天瓊也遇到了類似的問題，但是她選擇的方式和別人有點不一樣。為了能夠更好地研究這種材料的結(jié)構(gòu)，她自學(xué)了晶體學(xué)和計算機的結(jié)構(gòu)模擬方法。
學(xué)術(shù)是枯燥又乏味的，在學(xué)習(xí)階段里，她的實驗很長時間都沒有任何的進展，但是厚積薄發(fā)，為了有一天真相能夠浮出水面，她將這種枯燥的生活堅持了下來。
每天很早就會到實驗室，第一項任務(wù)就是清洗需要用到的儀器。之后就帶上電腦和書，找到一個安靜的地方看書自學(xué)。
這種狀態(tài)在別人眼里覺得很悠閑，但是她的導(dǎo)師卻很著急。因為她的項目實驗一直沒有結(jié)果，每天還過著這樣閑適的看書生活。但是好在導(dǎo)師沒有放棄她，讓她有足夠的時間進行沉淀和修煉，并且鼓勵她堅持自己的規(guī)劃學(xué)習(xí)晶體學(xué)。每次項目有什么階段性的進步都會給予鼓勵。導(dǎo)師在這段時間中給她的孤立，讓她相信學(xué)術(shù)這條枯燥的路，她能夠走下去，一定能夠解決目前的瓶頸。
在漫長的學(xué)術(shù)生活中，馬天瓊做過無數(shù)次試驗，但是結(jié)果都沒有成功。幸運的是，在2013年王為教授前往美國開會的時候，在會議上遇到了一個也在研究藥物多晶型的博士殷小天。剛好同年他要回國一段時間，馬天瓊借此機會向他請教了很多自己之前一直沒弄懂的晶體學(xué)的問題，有了他的指教，馬天瓊恍然頓悟，開始嘗試各種方式進行更精確的結(jié)構(gòu)提煉。
這個嘗試一做就是一年，當(dāng)時她已經(jīng)小有成功，能夠看到晶體從納米尺寸長大的時候，第一時間告訴了組內(nèi)的老師和朋友。當(dāng)時大家看她如此沉迷，也很擔(dān)心她會走火入魔，甚至有老師勸她重選一個容易的課題，早點準(zhǔn)備畢業(yè)。
馬天瓊參加辯論賽
但是畢業(yè)并不是她的目標(biāo)，她堅信自己的晶體一定能夠生長變大，而且這么多年都過來了，她剛剛看到成果，怎么能夠輕言放棄呢？
經(jīng)過幾年時間的努力，她終于掌握了控制晶體生長的方法，并且成功合成了大尺寸的單晶。通過解析這種單晶的結(jié)構(gòu)，也確認(rèn)了最開始她合成的LZU111材料的結(jié)構(gòu)，具有罕見的手型拓撲結(jié)構(gòu)。這一切的都得益于單晶，否則可能一輩子都不會確定這個材料的結(jié)構(gòu)。
最終她將這些結(jié)果整理成文章，在2018年的五月投發(fā)，七月被正式發(fā)表。她自己也成功地獲得了博士學(xué)位。
馬天瓊博士在第24屆世界晶體學(xué)大會上作報告
之后在北大無機固體化學(xué)課題組參與博雅計劃，進行博士后研究畢業(yè)之后她沒有停下腳步，2019年開始在美國加州大學(xué)伯克利分校進行博士后研究，繼續(xù)研究單晶的課題，這樣的學(xué)術(shù)經(jīng)歷讓很多普通人看后連連咂舌，但是厲害的并不是她的博士學(xué)位，而是為這篇頂級論文上，她潛心耗費了七年，才得出的成就。
很多學(xué)術(shù)界的人都是這樣，在默默潛伏多年之后，深藏功與名，一輩子可能都在一個課題上進行研究和探索，但是這種材料一旦研究成功，就會成為造福全人類的一項工程。
文/枕貓
