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发布日期：2024-08-10 作者：开云
“会不会是我看错了？”当张礁石第一次不雅察到这个非凡的新粒子生成现象时，他既矛盾又兴奋，赶紧找来了其他视频数据。他瞪年夜眼睛，逐帧阐发了画面后，一个斗胆的设法闪现出来：年夜部门新粒子其实不是在云外流区构成的！
要知道，这可是倾覆传统不雅点的新发现。当他把设法分享给导师王坚后，王坚鼓动勉励他继续摸索，并赐与他充实的信赖和撑持。在以后的4年里，张礁石成功地找到更多的数据，进一步左证了之前的不雅测不是偶尔。
这项研究近日在Science上正式颁发，揭露了新粒子生成的全新机制。美国圣路易斯华盛顿年夜学博士后研究员张礁石为第一作者，该校能源、情况与化工系传授、气溶胶科学与工程中间主任王坚为通信作者。
在外人看来，“80后”张礁石的科研之路有点“折腾”：他2012年电子工程专业硕士卒业落后入年夜厂当法式员；2013年从年夜厂裸辞转读情况科学博士；2016年进入中国科学院工作；2019年前去美国继续博士后生活生计……
张礁石 ?
不外，张礁石笑道：“假如能做一些成心思的事，‘折腾’一点也不妨。”
一个倾覆教科书的发现
当我们昂首看天空的时辰，很少有人会想到，我们头顶上方的年夜气层实际上是一个庞大的化学尝试室。这个尝试室中布满了各类气体份子和细小的颗粒，在不竭碰撞和彼此感化下，构成了我们熟知的气候现象（如云和降水），深入地影响着全球天气情况。
现实上，情况年夜气中年夜部门颗粒物来历在新粒子生成（New Particle Formation, NPF）。新粒子生成，指的是在年夜气开云体育app中气态物种经由过程均相成核构成新的细小颗粒的进程，这些颗粒直径凡是只有人类头发直径的千分之一到万分之一，肉眼没法看到。
传统不雅点认为，对流层年夜气新粒子生成凡是与云互相关注，新粒子年夜多是在云外流区域构成的。缘由在在，云外流区域的空气比力洁净，低层年夜气的气态前体物跟着对流感化被输运到这一区域，构成了适在新粒子生成的前提。
2020年，张礁石在阐发尝试飞机从北年夜西洋上空收集的不雅测数据时，灵敏地发现一些新粒子生成事务产生的区域并没有云。直觉告知他，这将是一个全新的发现。他将设法报告请示给王坚，王坚立即就感觉很是成心思，并告知他“何纷歧试？”
王坚传授团队（左三王坚，左四张礁石） ?
2022年，依托尝试飞机在北年夜西洋上空飞翔搜集到的数据，张礁石完成了初稿。但因为支持不雅点的数据偏少，王坚和张礁石对这篇手稿都不太满足。
是以，他们最先汇集全球其他地域的飞翔机载不雅测尝试数据，寻觅更多可托的证据。这一次，他们爽性花了一全年的时候，阐发了笼盖全球的飞翔不雅测数据：从地球概况到平流层高空、从南极到北极。使人欣喜的是，这一次的数据夯实了张礁石的发现。
在这项研究中，张礁石等人发现，在对流层上部，年夜部门新粒子其实不是在云外流区构成的，而是在平流层和对流层空气夹杂的区域。因为高空激流的感化，平流层的空气会偶然进入对流层。
“当富含臭氧的平流层空气与更潮湿的对流层空气夹杂时，会发生高浓度的羟基自由基（OH）。这类氧化剂可以或许帮忙生成前体物，从而增进新颗粒物的构成。这一新粒子生成机制在全球规模内遍及存在，高空对流层乃至可能比云外流区的新粒子生成更加频仍。”张礁石说。
这一发现将帮忙我们更周全地舆解年夜气化学进程，对改良天气模子、摹拟天气转变和猜测将来天气有主要意义，并为应对天气转变供给新的思绪。跟着天气转变的加重，将来平流层空气进入对流层的频率可能会显著增添，这一机制的主要性也将进一步晋升。
2024年7月12日，这项研究在Science上正式颁发。审稿人对该研究赐与高度评价和赞美，认为“这是一个主要的新发现且具有普遍的影响力，很好地填补了主流不雅点没法注释所有现实不雅测成果的缺少”。
从法式员到年夜气科学范畴学者
张礁石坦言，在这项研究中，他面对最年夜的坚苦是数据阐发。
电子工程师身世的张礁石，其实不善于与数据打交道。2009年，他在国防科技年夜学电子工程专业卒业后，来到了中国科学手艺年夜学攻读电子工程专业硕士。在此时代，他学会了若何设计和测试各类电路和软件，和若何从零最先构建一个功能完全的系统。
2012年，凭仗超卓的专业技术，张礁石顺遂拿到了互联网年夜厂的offer。他的工作是智妙手机系统的开辟。开初，他对这份工作还比力满足。
但是，新颖感褪去后，日复一日的工作内容死板单一。张礁石的糊口持久被困在两点一线和狭窄的工位上，高度细分的工作让他感受本身是一个无关紧要的“螺丝钉”，“没意思极了”。
与此同时，张礁石存眷到我国多地呈现了延续年夜范围的雾霾气候，致使空气质量严重降落的现象。
这激起了他投身环保范畴的决心。在是，2013年，张礁石决然毅然地选择裸辞转换赛道，“做更想做的”。同年，他前去中国科学手艺年夜学攻读情况科学博士。
但是，跨专业读博坚苦重重。在入门阶段，张礁石乃至很难看懂一篇通俗的学术论文，他常常对着仪器搜集的数据不知若何下手。后来，他经由过程自学情况科学范畴的课程、浏览文献、与导师交换和加入学术会议等，慢慢顺应了新的学术情况。
不外，得益在电子工程的布景和技术，张礁石在颗粒物丈量手艺研究方面少走了良多“弯路”。
“我能快速地领会多种仪器的运行道理，并本身着手设计开辟仪器，对年夜气颗粒物的粒径散布和吸湿性进行及时丈量。”张礁石告知《中国科学报》。
心之所向，素履以往
张礁石的脱手能力是与生俱来的。在中学时期，他就最先本身组装电脑，而且还常常给同窗修复电脑软件的bug。
2016年，张礁石博士卒业后来到中国科学院合肥物资科学研究院担负助理研究员。那时，人们首要仍是操纵贸易化仪器在固定站点对年夜气颗粒物进行不雅测，但张礁石想要做点纷歧样的。
偶尔的一天，他经由过程文献资料存眷到王坚传授团队开辟的具有1秒时候分辩率的气溶胶粒径散布丈量系统（FIMS），该仪器解决了困扰学界已久的飞翔航测没法快速正确丈量气溶胶粒径散布的困难。
在是，2019年，他决议飞越重洋来到王坚课题组继续博士后研究工作。彼时，王坚交给了张礁石一项颇具挑战性的使命：将FIMS小型化。
今朝，无人机、走航车、探空气球等轻量化移动不雅测平台愈来愈多地在年夜气污染邃密化监测和治理中阐扬主要感化。但FIMS仪器体积年夜、功耗高，致使其没法搭载到这些轻量化移动不雅测平台上。同时，业界学者火急但愿FIMS能在年夜气污染监测和治理中阐扬更高文用。
这恰是张礁石想要做的，他一口准许了。
接下来的科研攻关路上，他们降服了无数坚苦。4年后，张礁石等人设计出一套全新的方案，将整套系统体积缩小至1/20，功耗下降至50W，初步到达了无人机可荷载程度。2023年，他们申请了国际PCT专利，并在本年将相干论文投稿至美国气溶胶学会期刊。
张礁石和FIMS ?
张礁石说：“这一发现将极年夜地助力无人机、探空气球、走航车等快速移动平台的空间不雅测，有助在快速把握气溶胶粒径的空间散布，有用填补今朝固定站点不雅测的不足。”
本年是张礁石在美国工作的第6年。这项研究颁发后，他继续在王坚的团队“捣鼓”这台小型化气溶胶粒径散布丈量系统。下一步，他们将和其他团队合作推动该仪器的财产化。
张礁石在调试小型化FIMS样机 ?
回顾走过的路，张礁石光荣所做的每个决议。
假如没有电子工程的布景和技术，假如没有从年夜厂裸辞，假如没有转专业读博……那末是否是会错过这个发现？
“心之所向，素履以往”，这是张礁石给出的谜底。不管甚么时辰，他都对峙做本身想做的。
谈和将来，张礁石暗示，打算来岁回国从事科研工作，但愿为我国气溶胶科学与手艺的成长出一份力。
论文链接：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adn2961
*文中图片均为受访者供给
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