2018年7月,马天琼,这位来自兰州大学化学化工学院的博士生,首次以作者身份出现在国际顶尖期刊《科学》的论文中。这篇论文是她与兰州大学、北京大学和美国加州大学伯克利分校的团队合作研究的成果,探讨了一个长期困扰国际化学界的对象:共价有机框架材料。虽然这一名词听上去较为生涩,但它与储能、分离、催化等领域息息相关。基本上,这项研究旨在使有机分子按照特定方式连接,从而形成规则的网状结构。然而,这些结构往往呈现为粉末或多晶材料,导致研究人员难以直接观察到其原子排列。由于无法直接确认这些结构,研究的重心常常依赖于衍射数据和计算模型,而验证这些模型的实验则至关重要。怎样才能制作出足够大且高质量的单晶,并通过单晶衍射精确解析其内部结构,一直以来都是科研人员面临的挑战。马天琼选择了一条最具挑战性的道路。
她与兰州大学的渊源始于2006年,入校后逐渐对有机化学和材料研究产生兴趣。2011年,她进入王为教授的课题组,并集中研究共价有机框架材料。在此期间,马天琼合成了一种新材料,并命名为“兰州大学一百一十一号”,尽管名字普通,其结构却极为复杂。实验室的日常往往是面对仪器数据和样品变化,但始终无法获得理想的单晶。对此,她选择不断学习相关的晶体学、结构解析和计算机模拟,强化自己的理论基础。实验过程枯燥而重复,失败常常是常态,但她没有放弃,反而持续积累知识,应对各种问题。
2013年的学术交流成为了她研究的转折点。在一场会议上,王为教授接触了药物多晶型研究的专家殷小天,马天琼抓住了与之交流的机会,从而获得了重要启示。她开始调整实验思路,观察晶体的形成过程,并对实验条件进行细致调整。经过一年多的尝试,最终她获得了纳米级晶体,并逐步向可供单晶衍射的大尺寸晶体迈进。
经过大量反复实验,马天琼终于掌握了有效的晶体生长方法,获得了可供衍射使用的大尺寸单晶,并成功解析了之前合成材料的精确结构,首次以实验数据验证了模型推测。她的成果以《共价有机框架的单晶射线衍射结构》为题,发表于《科学》杂志。对她而言,这篇论文并不是七年奋斗的终点,而是慢慢积累与探索的成果。
在取得博士学位后,马天琼在北京大学从事博士后研究,随后又赴加州大学伯克利分校继续研究,依旧聚焦于单晶和有机框架材料。科研之路并未因一篇顶级论文而结束,她的探索仍在继续,课题从一个难题转向下一个难题。
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