太赫兹生物医学应用的探索者—访2017级星友、上海理工大学彭滟教授

近年来和2017级星友有缘，从这个级的班长李伟（他刚作为赵东元团队成员荣膺2020年度国家自然科学奖一等奖）开始，到近期先后采访的余卓、崔家春再到本期的彭滟都是2017级的。其实在选择采访对象时完全没有考虑其是哪一级的，而是综合其近期工作、评价、学科、专业领域乃至A类和B类启明星、性别等因素平衡后的结果。来自上海理工大学光电信息与计算工程学院的彭滟教授是该校庄松林院士领衔的太赫兹科研团队的主要成员，2019年入选国家基金委的优青计划，也是启明星协会新当选的理事。一些媒体在报道庄院士团队在太赫兹领域的工作进展时也会提到这位女干将，特别对其沉稳、细致的科研能力和风格褒扬有加。因此，我希望能有机会了解这位80后光学工程星友的成长、成才之路，在为启明星人才库增加积累的同时，也为更多希望走上科研之路的年轻学子提供可循的榜样。

喜欢剪短发，性格像男孩

虽是第一次见面，但是对她的报道以及照片都是看到过的，所以这次在等电梯时一眼见到就知道她就是我要找的彭滟。略施粉黛的她，精致的五官中透出英武之气，这其中“武”的成分似乎还多一点，这和她后面谈起自己“假小子”的经历很是吻合。

彭滟，生于1982年，安徽巢湖人氏，中国五大淡水湖之一的巢湖距彭家走路就几分钟。在彭滟的描述中，巢湖的水很清、很静、很美，儿时的她很多时候是听着、伴着湖水拍岸声度过。独生女彭滟出生于当地一个机关干部家庭，爸爸是财政局干部，妈妈是商业局教师。“家里从小鼓励我看科普类杂志，小学时喜欢看科学家传记。自己也喜欢捣鼓小实验，一些科普书上有些做小装置的图示说明，搞一个小电池、小灯泡，接上电线看它发光，我觉得很有意思。”在彭滟的叙述中，她在读书上从不用父母操心，基本自己搞定。下课后以玩为主，玩弹弓、玩泥巴，泥巴做成各种形状……这些男孩子喜欢的玩意彭滟都喜欢，且乐此不疲。儿时的她喜欢剪短发，性格也像男孩，“整个求学阶段都是短发，刚开始工作是扎个小尾巴。在旁人眼里就是假小子一个。家里人都说我不像女孩，但我喜欢这样。”

彭滟大学就读的是安徽师范大学，喜欢以假小子形象示人的彭滟所学的专业也是蛮男孩子气的：物理与电子信息专业。其实她高考时就想考上海的华东师范大学光学专业，以她的高考成绩是可以上华师大的，只是顾及家里希望女孩子不要离家太远的想法而未果。为什么喜欢上海？彭滟说是从书上、电视上知道上海的。彭滟初中、高中同学不少是上海知青子女。“那时放学就到同学家里玩，看到同学家长做事很认真、很细致，上海家长会陪着孩子做手工，这种上海人的处事方式我很喜欢。以后对上海，对上海人的了解更多了。我最欣赏上海的就是上海人的契约精神。”

几十斤重的钢盖，每天要提上取下好几回

安徽师大四年本科学习让彭滟对光学产生了兴趣，学业优异的她顺利报考了心仪的华东师范大学光学专业（硕博连读），导师是学界大牛曾和平教授。刚进实验室的感觉特别棒，“这里有非常规范的科研教学流程。曾老师对学生非常严格，要求学生周一到周六早上9点到晚上11点都要在实验室。他每天至少去实验室两次，了解每个学生的进展并给予指导。”研一第二学期，曾老师给了她参加课题的机会，这是曾老师和中科院上海光机所李儒新老师（彭滟的副导师）领衔的一个紫外光谱课题。这样，彭滟就跟着师兄师姐从搭装置开始，前后3～4年时间全程参与了这个也是她的博士论文课题的科研项目。

谈起紫外光谱实验装置的搭建，彭滟记忆犹新。这套装置是与光机所李儒新老师团队合作，在华师大搭建完成的。其中纯钢制作的真空腔封闭盖有几十斤重，因为操作需要，这几十斤重的钢盖，彭滟每天要提上取下好几回，在师妹师弟看来这就是一个不避重活的女汉子。参与紫外光谱课题的这3年也是彭滟逐渐进入科研的过程，整个过程中她真切体会到好的科研想法和怎么去实现这个想法是多么重要：“我们这个紫外光谱课题和装置真是从零开始，是从多个物理现象的表现来反推紫外光谱产生过程的物理机制，然后设计相关的实验来试图证明它。也就是从有想法到形成设计方案，再到一步步实验，最后到分析验证这四步都一一走过。大家所说的科研基本上就是这个路子。”

几乎所有的科研新人走上科研之路都是从硕博课题开始慢慢长进，这个长进的快慢除了跟学生自己是否用心勤奋有关，导师的眼界、风格也甚为重要。彭滟是得益者，因为她遇到了曾和平这样的好老师：“有时实验出现问题，曾老师会和我讨论，这种探讨没有师生之分，而是根据科学上是否合理、正确。”彭滟回忆中有一次实验数值结果很特别，资料上也查不到解释，她想到了一个非常规的解释，说给曾老师听，曾老师很认真地想了想，考虑一下后觉得她的解释有一定的可能，就让她继续按自己的想法尝试验证。谈及此，彭滟动情地说：“曾老师平等对待学生、善于接纳不同意见，这一点特别值得我尊敬。”

“血的教训让我学会了做事严谨、仔细”

说起博士期间的最大收获，彭滟脱口而出：“我学会了做事严谨、仔细，因为走错一步就得重来。”彭滟举了两个让她刻骨铭心的例子。一次就是博士期间在做紫外光谱实验时，需要用到一种分束镜，镜面非常薄，只有1毫米的厚度。当时小组搭完装置后一测试马上得出结果，感觉系统很完美，很开心。但过了几天后信号就没有了，怎么也找不到原因，而且长达一个月都没有信号。后来只得把系统全部拆卸一一核查才发现是粘镜片的胶水出了情况。镜子很薄，要用胶水粘着，可能因为普通粘胶的冷热膨胀，镜片被挤得略有变形，就是这种微小的形变导致入射光引入变量，从而信号缺失。找到了问题，换了一种质量好一点的胶水，信号就出现了：“当时都急疯了，因为已经看到的信号怎么就没有了。原因竟然是这么低级的差错！一个月时间对科研课题是一个难以承受的巨大损失，说是血的教训并不为过。也由此实验材料要用高质量的这条规矩，就被列为我们实验室的守则。”还有一次与操作规程有关。紫外光传播调控会用到一款光栅——上面有肉眼看不见（微纳米级）的刻线，因为肉眼看不见，所以安装到光端口时角度转了180度，这样测出的谱就会多出几根线。也是琢磨很久甚至重新装拆都找不到原因。后来还是请了光机所的曾志南研究员“会诊”才找到了角度偏差的原因。找到原因后就知道了：在做这样的实验时，可以在镜子背面加一个箭头的记号。正是这些深刻教训“造就”了彭滟谨小慎微的科研风格，用她的话说，就怕某些细节没有处理好。如所有药品试剂的保质期是否过期等细枝末节的事，她都要一再查验，因为看似点滴小事，都事关实验结果。这些历练也让原先大大咧咧的彭滟大有改变，养成了做事定案前都要再三确认，实验过程的每一步都要有理有据的习惯。

“庄院士给了我事业发展的平台”

博士毕业后彭滟想继续科研工作。曾老师介绍她到光学工程大牛庄松林院士这里。2009年7月，彭滟入职上海理工大学光电信息与计算工程学院。彼时的上海理工，后来几年成为大热门的太赫兹科研刚刚起步，包括彭滟在内受到这一前景激励成为太赫兹研究一员的加盟者，以后大都成为中坚力量。不过，当时这个刚挂上号的实验室却是连一颗螺丝钉都没有。彭滟原来是做紫外光谱的，太赫兹于她是全新领域。刚开始的3年，团队安排她一个紧急的偏工程化的课题——黑硅太阳能电池——也因此彭滟从偏学术的科研转向偏工程的装置构建。这种转折其实于个人而言是很不易的。好在庄院士对彭滟等新加盟者很包容，需要帮助时庄院士就会适时出现，引领他们，给他们鼓励和做事的机会。彭滟称自己的运气特别好，在华师大有幸受教于曾教授，打下了扎实的科研根基，庄院士这里则给了她事业发展的平台。

彭滟参与的黑硅太阳能电池项目是973子课题，这个子课题是要研制系统装置里的一种材料，涉及材料组装、电路封装等，整个过程要实现稳定性和高吸收性，不能出现纰漏。两年后庄院士推荐她担任该项目负责人。这样她从原来只要做好自己的实验到担任课题负责人，责任和历练又多了一层。课题前后三年，彭滟的管理和课题全面掌握能力都得到了锻炼，用她的话说是养成了做事情要提前考虑、提前安排的习惯。课题过程中凡遇到人员、资金上的困难，庄院士都会协调解决。庄院士儒雅的长者风范让彭滟等团队年轻人如沐春风，她庆幸自己科研路上总有贵人相助。

从学术型向工程型转型的历练

如上所说，彭滟负责的这个973子课题是典型的工程项目。也是通过这个项目，她体会到工程和学术的大不同：学术上是求创新，结果要可重复验证；而工程上要求结果稳定、可靠性要高。应我的要求，彭滟说了一件让她至今难忘的事情：那是入职后第二年的冬天，彭滟和学生们在实验室安装系统，天很冷，空调也坏了，加班已到晚上，大家穿着棉袄，不少人手都僵了。当时测出来的信号忽高忽低，很不稳定，一开始找不到原因，只能一个个查，包括螺丝也要查。最后还是发现一个螺丝滑丝了，可能是因为手僵的原因螺丝没有拧紧，这样就相当于东西在晃，输出的信号自然就飘忽了。这个“事故”给彭滟的最大“教训”是：系统上有一点点问题就会导致结果偏差，就马上给你颜色看。也是这些深刻教训，逼使彭滟每做工程课题都会从基础工艺、密封性、加工能力等各个方面去考虑，绝不能出错。

在国际一流团队开阔视野，确立太赫兹生物医学方向

2013年10月，彭滟得到国家留学基金委的资助，到美国罗切斯特大学光学中心做访问学者。罗切斯特大学光学中心是国际上最早涉足太赫兹研究的学术机构，中心主任张希成教授更是太赫兹领域的大师级人物。在那里逗留的一年时间让彭滟接触到美国同行做事的风格。他们不计论文的产出和速度，所以事情可以做得特别细，光一个背景噪声的缘由他们就会想到各种因素并一一排除可能的影响或干扰。他们做得特别细致，每一步都很扎实，不求速度，把所有可能性都搞清楚了，这样做出来的系统就特别稳定。在罗切斯特大学光学中心，彭滟见到了读研究生时看的第一本书《非线性光纤光学》的作者阿戈沃（G.P.Agrawal）。非线性光学的鼻祖罗伯特·博伊德（Robert Boyd）也在那里。“几乎每个礼拜的报告会上都能见到心仪的偶像。这些大师的实验室也都很简朴，但那里是世界三大光学中心之一！”

紧接着，2014年10月到2016年9月，彭滟赴美国宾夕法尼亚州立大学（庄院士博士学位的母校）做为期两年的访问交流。这两年她没有具体参与宾州州立大学太赫兹相关的科研工作，而是根据庄院士的安排，学习了解在太赫兹研究中处于世界前沿团队的工作，希望了解这个领域最前沿的机构在干些什么。2010年，美国太赫兹研究已经很热了，而中国刚起步不久。彭滟的一个突出感受是美国同行已经把太赫兹的光学机制问题、产生探测的原理搞清楚了。这段经历让她思考：美国同行已经在做，而且做得很好的情况下，我们如果不跟着做，那我们可以做什么来体现自己的价值？彭滟想到的是，光学这种系统一通百通，不同在于细节，我们可以从细节上去优化和探求。太赫兹是一种光波，可以用它研究光的机理，也可以用它进行一些新的探索。顺着这个思路，在美国两年学习的后期，她想到自己感兴趣的一点：太赫兹的生物医学研究及应用或许是可以尝试的一个方向。

彭滟在进行国际合作实验

彭滟指导学生

从零起步，探索太赫兹生物医学应用之路

太赫兹相较于其他波长、频率的光波，对生物体的高穿透性、指纹识别和极低的辐射性使得它可能成为一种适合在生物医学上开展应用的光学手段。但太赫兹仍是一项正在不断加深认识中的新技术，其在生物医学方面的应用可供参考的文献非常少。回国前彭滟就和庄院士说她想做太赫兹生物医学应用方面的工作。庄院士一再问她想好了没有：“因为真的很难，国内外都没有可借鉴的工作，没有任何参考。我们就是开路者。”决意一闯的彭滟先和医生朋友们讨论太赫兹能为他们做什么，临床上有什么需求？针对临床医生的需求，理工医之间不断磨合，他们找到了一些太赫兹可以有作为的点。譬如，彭滟和医生讨论的话题有涉及肿瘤的癌旁组织切除后如何判别是否有残留这一临床诊疗中的棘手难题。以往临床上的鉴别是通过传统的冷冻、切片，显微镜扫描来判断，而这往往需要几个小时以上的时间。如果用太赫兹技术有可能在手术切除的几分钟内就完成有无肿瘤残余物的辅助诊断。

就这样，彭滟团队通过几年的持续努力，摸索出太赫兹生物医学上应用的模型、技术、方法和流程，在此基础上研发了针对某些疾病（肿瘤或心血管疾病等）的专用设备和太赫兹数据库。几年下来，他们根据临床提供的患者组织或血液、尿液进行离体测试，构建了几种疾病的太赫兹数据库。“目前还没有国外的数据，假以时日，我们的探索有可能成为太赫兹生物医学应用的开创性项目。我们的目标是争取10年内能推向临床应用。”

期待彭滟成为摘取桂冠者

就在访问彭滟几天后，以“三十而立，星启未来”为主题的上海市科技启明星30周年纪念大会隆重举行。通过30年的努力，科技启明星计划已成为上海高层次科技人才的“蓄水池”，产出了一大批重要的科学技术成果。会议号召各位启明星为国家科技自立自强、中华民族伟大复兴做出新的、更大的贡献。而彭滟星友的故事再次印证了启明星计划的价值和可贵。

有这样好的科研基础和科研环境，再积数年之功，太赫兹技术成为医疗检测常规手段的这一追求有可能率先在上海实现，而彭滟会是那位摘取桂冠者吗？

江世亮采写于2021年11月14日