3项高水平论文背后的科学家精神

【开栏语】我国“十四五”规划纲要提出，把科技自立自强作为国家发展的战略支撑。西安交大主动承担“双一流”大学为推动实现高水平科技自立自强的使命担当，加强基础学科人才培养、基础学科建设、基础研究，用实际行动书写交大基础学科发展新篇章。即日起，学校主页开设【科技自立自强】专栏，鼓舞广大科研工作者追求学术真理、勇攀科研高峰，心怀“国之大者”，矢志基础研究，为我国加快建设科技强国作出交大贡献。

今年4月，西安交通大学基础研究喜报频传——

4月13日，2篇基础研究的成果论文分别发表在《自然》上。

4月22日，1篇基础研究的成果论文发表在《科学》上。

经过采访，记者发现：3篇高水平论文，虽然研究领域不同，研究团队的人员组成不同，但却有着相同的特质：面向世界科技前沿，面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康。创造这些成果的科研工作者无一不有着爱国、创新、求实、奉献、协同的科学家精神。

在基础研究领域留下中国人的名字

在采访中，3个团队的科研工作者一致表示，基础研究投入高、回报慢且难以量化，但它决定了一个国家科学与技术原始创新的能力。科研人员应增强自信心，勇于挑战最前沿的科学问题，不断攀登世界科技高峰，在基础研究领域留下中国人的名字。

孙军院士（第一排中）团队，第一排右二为丁向东教授

G蛋白偶联受体是人类基因组编码的最大膜受体家族，广泛分布于人体各个组织器官中，负责细胞近一半以上跨膜信号转导，被公认为是最重要的药物靶点。

西安交通大学物理学院张磊教授团队与山东大学、国家蛋白质中心等单位合作，采用冷冻电镜技术，阐明了其中重要的黏附类G蛋白偶联受体的自激活分子机制，发展了相应的多肽激动剂和拮抗剂设计的通用方法，对靶向配体药物研发有重要的参考价值和指导意义。该成果发表在《自然》上。

金属材料内部的晶粒尺寸减小至纳米尺度，材料的强度将大幅度提高。但当纳米晶金属塑性变形时，位错变得极难在如此小的晶粒内部保留下来，导致材料丧失应变硬化能力，很容易发生塑性变形局域化而失稳。西安交通大学金属材料强度国家重点实验室和吉林大学、悉尼大学、南京理工大学联合研究，提出了超高强纳米金属的应变硬化的新机制，并依此路径设计了新颖的高性能合金。该成果发表在《自然》上。

工程畴结构铁电晶体因其具有优异的电光性能，在电光技术领域展现出巨大应用前景。然而，晶体中存在的铁电畴壁削弱了晶体的透光性，限制了其在光学领域的应用。西安交通大学电信学部电子陶瓷与器件教育部重点实验室徐卓教授、李飞教授团队与哈尔滨工业大学、澳大利亚伍伦贡大学、苏州大学、新南威尔士大学等单位合作，研制了新型电光调Q开关，为弛豫铁电单晶应用于电光技术领域迈出了坚实一步。该成果发表在《科学》上。

永葆“好奇心” 勇于创新

科学研究要敢于跳出“舒适区”，打破惯性思维。

金属的强度和韧塑性是一对矛盾体，好像鱼和熊掌不可兼得。金属材料强度国家重点实验室丁向东教授和同事们却偏要让不可能变为可能。他们将多尺度成分不均匀引入到新型纳米合金的设计中，大大提高了材料的应变硬化能力。

“原来大家普遍认为成分不均匀是缺陷，我们提出的基于纳米尺度明显成分起伏与运动位错间相互作用的强化机制，有望为新合金的设计与开发提供一个全新的思路。”丁向东说。

张磊教授（右一）指导学生实验

“创新是学术进步的灵魂。只有勇于挑战不断创新，才能发现新问题，找到新思路。”徐卓介绍，2015年，团队开始布局时，电光晶体领域是一个全新的方向，挑战大，风险也大。但是，团队没有犹疑，坚定信念攻克一个个难关，才使晶体兼具高透光率和高电光性能成为可能。

创新还意味着坚守初心、反复试错、不懈坚持。“虽然我们有冷冻电镜技术，但想要清晰描绘出G蛋白偶联受体的样子、分析出它的运行机制并不容易。”张磊说，“我们经常几十个小时进行数据搜集，在仪器旁蹲守几天几夜也是家常便饭。”

科学研究特别是基础研究的出发点往往是科学家探究自然奥秘的好奇心。为此，他们始终怀揣好奇心，喜欢刨根问底，不漏掉任何一个细节。

“其实我们现在的这个成果当初只是一个对比材料。没想到在实验过程中，我们发现它展现出的性能竟然比预先设计的材料性能更好。导致这种结果的原因引起了我们的好奇。”丁向东介绍，“我们不停追问，最终挖掘到了‘真相’。”

“我们研究成果的诞生源于一个偶然。”李飞说，“我们在材料结构调控的工作中，偶然发现了弛豫铁电单晶在某种特定电场条件下可以被透明化的实验现象。可能很多人在实验中都发现过这一现象，但是没有深究。科学研究的核心，就是不放过任何一个细节。”李飞说。

交叉合作 协同创新

高水平研究成果产出的另一个奥秘是交叉与合作。基础研究的突破，大成果的孕育，不能单枪匹马，需要学科交叉，需要团队协作。这是几个科研团队的一致共识。

“我们有冷冻电镜技术，有物理学科优势，但生物学研究我们不擅长，需要合作攻关。”张磊说。张磊团队与山东大学的合作始于4年前。双方聚焦生物大分子领域发挥各自优势，形成了稳定的跨校联合攻关团队。思想火花的碰撞，“背靠背”的紧密配合，让成果接连产出。“这已经是我们联合发表的第2篇文章了，第1篇关于多巴胺受体调节机制方面的研究成果于2021年2月在《细胞》发表。”

徐卓教授（第一排右五）、李飞教授（第一排右四）团队

徐卓、李飞团队与哈尔滨工业大学从2018年开始合作，已有一项成果于2020年在《自然》刊发，并入选2020年度中国科学十大进展。“一个团队是很难把所有事情都做完的，我们有晶体材料制备技术，他们擅长光学性能测试和器件开发，发挥各自所长，才能实现最大最优的科学产出。”李飞说。

丁向东介绍，早在2014年，他就萌发了将多尺度不均匀理念引入新型合金材料设计中的设想。“当时我们主要通过冷变形并结合热处理的方式，晶粒尺寸始终无法达到纳米量级。”通过电镀技术制备纳米材料是吉林大学韩双副教授擅长的领域。2016年底，两人在一次偶然的交流中找到了契合点，一拍即合。

聚焦“国之大者” 服务国家需求

“四个面向”既是新时代科技创新的目标方向，也是广大科技工作者肩负的使命责任。聚焦“国之大者”，服务国家需求，是他们学术追求的最终落脚点。

“弛豫铁电单晶材料制备技术，国外一直卡着我们的脖子，除了医疗，其他领域是不卖给我们的。”徐卓说。以实现弛豫铁电单晶材料自主可控为目标，该团队从1997年开始科研攻关，20年来初心不改。据介绍，此次发表的研究成果，解决了高性能电光器件核心材料关键问题，有望推动新型高速光学相控阵、电控光束扫描器等其他诸多高性能电光器件的研制。

服务国家重大需求，是徐卓、李飞团队的学术出发点，也是他们的最终落脚点。“这是我们团队的信念，沿着这个目标，我们将坚持和创新，继续坚定不移地往前走。”徐卓说。

“我们按照西方自然科学的逻辑和方式，已经跟跑了这么多年，有些已经赶上了，有些已经超越了。但是还不够，我们要勇闯‘无人区’，开辟自己的跑道，产出更多原始性创新成果。”张磊认为，创新成果的研究，始终要聚焦“国之大者”，同时还要有文化自信，有开辟创新道路的决心和勇气，敢于发出自己的声音。“我们的站位要更高一些，要站在国家的角度，从人民的利益出发。只有我们把‘卡脖子’‘卡脑子’‘卡嗓子’三个问题都突破了，才能真正做到科技自立自强。”

“近年来，国家高度重视基础研究工作，学校更是不断改革创新，完善体制机制，鼓励交叉合作，积极营造宽松自由的科研环境。”丁向东表示，“在这样的背景下，我们的科学研究不仅要面向世界科技前沿，更要将其与国家需求融合在一起，在理论突破后思考应用技术发展，最终服务国家需求。”