[交流] 【转帖】（转 zhenmafudan老师）在科研中领悟科研--Applied Catalysis A

这篇文章是马老师对applied catalysis: A的感悟，站内搜索了一下，居然没有，所以就转载上来了，大家一起分享，以下是转载原文： Zhenmafudan @ 2007-05-10 03:13 Au/PO43-/TiO2 and PO43-/Au/TiO2 Catalysts for CO Oxidation: Effect of Synthesis Details on Catalytic Performance     Z. Ma, S. Brown, S.H. Overbury, S. Dai*, Applied Catalysis A: General (2007) in press.     http://dx.doi.org/10.1016/j.apcata.2007.05.019 In Press, Accepted Manuscript, Available online 18 May 2007 我的最新文章被Applied Catalysis A发表了。我的每一篇都有文章背后的故事、有不同的写作风格、有我的汗水和感悟。感悟，每一次都是新的。我觉得，这些悟出来的道理，比得到的实验结果更珍贵。 [1] 行百里者半九十 科研有“非线性效应”：找到好催化剂只要一周，一周后，也许老板叫你“好写文章了”，但是你要出快餐文学、两页快报，还是不朽之作？的确，很多“快餐文学”全是花拳绣腿，它们反复强调渲染的就是效果其好无比，而缺乏insights。要把工作做完整，后续时间就几十倍几百倍地投入了。我不但说这个催化剂效果好，我也要（改变焙烧温度、负载量、反应条件）说明“What will happen under other experimental conditions?”，要做实验（XRD, Raman, 元素分析, UV-Vis, TEM）证明为什么好，还要阅读大量文献展开深入探讨“What can we learn?”，分析自己和文献结果的异同，通过讨论文献中的现象来“put our work in perspective”或者说“place our current finding in the context of previous literature”，而不是泛泛而引文献说“谁谁谁做过了什么”。 但是这样会带来错觉，好像前段时间（一周内发现了好催化剂）效率高，后段时间（做了后续表征）只是添砖加瓦，效率低。但是，“行百里者半九十”，后面收尾的工作，是最难做，也最重要的。我的感觉就象是双手端着一个围棋棋盘走路一样，不但要走路，棋子也不能有位移，这就需要很大的功力。为什么那么吃力？因为你做“一点法”，把黄金负载在一个载体上，针对这个单一催化剂进行活性测试、表征，发篇快报，那只需几星期，相对简单。但是如果有40个样品，工作量就大了很多，并且各种表征结果未必能够完全吻合。 为了继续说明“行百里者半九十”的道理，请看下部份。 [2] 诊断实验、对照实验 在表面化学大师Zaera教授组里读博士时，他对学生要求非常苛刻。文章写完后，他提出很多问题，叫学生补做一些难做的实验，如同位素示踪、氢氘交换等。有时候恰巧仪器坏了，他就叫学生必须把仪器修好、把数据补好才能投稿。从他那里，我体会到从“可以发文章”到“发好文章”有很大一段路要走。而提高工作水平的方法之一就是做诊断实验、对照实验。 比如我发现把磷酸根放在氧化钛上，再放黄金，效果不好。如果我只是报道数据，不给解释，那么工作水平就差；如果我提出解释，却没有证据，这是臆测。那么，怎么显示工作水平？提出解释，并给出证据！证据分为两类：实验证据和文献证据。我怀疑把磷酸根放在氧化钛上再放黄金，在放黄金过程中磷酸掉下来了，降低了pH值。怎么证明？一，测pH值，发现放磷酸根比不放磷酸根的pH值掉得多，放得越多掉得越多；二，用元素分析，对比载体放黄金前后的磷含量，发现放黄金后磷含量少了很多，证明在放黄金过程中磷酸根掉下来了；三，引用文献说pH值对放黄金很重要，如果pH值太低，效果不好，和我们实验吻合；四，既然我说pH值掉下来会影响催化活性，那么我人为地加碱把pH值调回去，会怎么样呢？我也做了一批实验，发现有提高。（这里需要说明的是，磷酸根掉下来这件事情，在我没有做实验之前是没有预料到的，所以，我的科研不是那种不做实验也知道结果的科研。从事这种难以预料的科研，我充满探索乐趣。有时候有豁然开朗的感觉。） [3] “What will happen under otherwise experimental conditions?” 刚才在[2]里说到“发好文章”。其实“发好文章”和“在‘好杂志’发文章”是两回事。我喜欢这篇Applied Catalysis A，因为它体现我的研究哲学：“What will happen under otherwise experimental conditions?”荒谬的事很多：你合成一堆类似的纳米晶体，发现某结构非常奇特，你把这个数据“取出来”而把其它的数据删掉，报喜不报忧，就可以发表JACS两页快报；而如果你把所有的晶体的数据都总结归纳，报喜又报忧，你分散了读者注意力，只能投“低档次”专业杂志。这岂不是很荒谬：全面翔实的、学究气十足的文章，因为发表在“低档次”专业杂志，却被说成是“坏文章”；而删除数据、善于包装的、误导的两页快报，却被认为是“好文章”。别人看了这种两页快报很振奋，开展了拓展工作，却发现什么也拓展不出来，因为作者当时把好的拿出来报道，坏的删掉了。一句话：你到底喜欢“快餐文学”还是“严肃文学”？这种评价体系，无论在中国还是美国，都是黑白颠倒。 黑白颠倒又能怎样？美国的哲学就是这样：“Do whatever you want, and pay the price for your choice.”就是说，尊重个人选择的自由，但是也要自己为自己的选择而“买单”。我的哲学是：要研究清楚“What will happen under otherwise experimental conditions?” 感悟是：任何结论都是基于特定实验条件的，不能简单地说磷酸根好还是不好。如果实验没有做全，单单说磷酸根好，那就是误导。磷酸根好还是不好，取决于你说的“好坏”是针对活性、热稳定性、还是催化剂寿命来说的；取决于先放磷酸根再放黄金、还是先放黄金再放磷酸根；取决于放多少磷酸根，放一点点还是放很多。 实验做全后，发现在特定情况下好，能大幅提高催化剂热稳定性，这时如果我把这个数据“取出来”，狂吹一把，说磷酸根有很好的作用，也许能搞出篇Chemical Communications 三页快报来，引用因子很高的那种。以后别人重复我的实验，发现在其它条件下效果不明显，我也可以振振有词地说反正是快报嘛，本来就是报道初步结果的嘛，再说我只是对我这个特定的实验条件负责的嘛。但是如果我这么做，我能够积累好名声吗？ 再比如：我发现磷酸化催化剂热稳定很好，但是后来研究了活性随着时间变化的曲线，发现明显失活。这时，我没有删除这些失活数据，而是如实汇报，避免误导读者。从哲学上讲，有个“悖论”：“All’s well that ends well”，意思是说结果好什么都好。催化剂效果好，研究者就是好；催化剂效果不好，研究者水平就差。但是我并不这么看，我认为效果不好这并不是研究者的错，应该如实在文中“揭露”，所以这些失活的数据是好数据。 以上讨论，涉及到具体的学术课题，下面写下我体会到的方法学、哲学： [4] 学习新东西 versus 出文章 很多人就知道引用因子、文章篇数，其实很荒谬。好比说一个研究生做了某种表征，有的合作者合成了样品，有的合作者测了红外，有的合作者提供了HRTEM，老板出点子并写文章，那么该研究生能出五篇第一作者的文章；而同样是这个学生，如果他不要别人数据，自己从头学起，不但学会有机合成，学会各种仪器，还学会写文章，但是因为他一个人干了五个人的活，而且其它四种活他并不是最擅长，因此五年才出一篇文章，甚至一篇都没有，那么他还是好学生吗？这就是一个“悖论”。 在做这篇文章的时候，我本来也可以把自己的样品交给别人表征，这样的话我还是第一作者，出文章还快点呢，但是在老板的鼓励下学会了拉曼光谱和ICP元素分析，还温习了XRD、BET、IR。在学习中花了一些时间，影响了实验进度，但是学习的意义一在于“我会了”，简历上至少可以写上去；二在于一旦学会，以后就快了。 [5] 两手一摊：“谁又知道呢？” 刚来这里做博后，周末无法去实验室，故无法上网。后来发现社区图书馆可以上网，但无法看中文；后来发现图书馆有四台机器可以看中文；后来发现图书馆有中国人自带手提电脑，可以无线上网，因此我也来无线上网；再后来发现我家对面的咖啡馆就有无线上网。早知如此，我也不会跑那么远的路去图书馆了；如果我一来就知道这个“捷径”就好了！但是谁又知道呢？ 科研中也是这样，这篇文章的点子是把黄金负载在磷酸化的氧化钛上，当时按照传统思维，先把氧化钛磷酸化，再负载黄金，发现效果提高一点点。怎么办呢？我想老板雇佣我，就死死拘泥于老板的点子，不厌其烦改变条件，合成了20个催化剂，效果提高一点点。在一个偶然的机会里，我先把黄金负载在氧化钛上，然后再磷酸化，效果提高很大。如果早知道方法B比方法A好，我也不会在方法A上花那么多时间了。但是这样的“实验捷径”，又有谁知道呢？ 后来，老板又给我一些点子，这时我才知道“捷径”就是把他的点子快速试一试，如果效果不好，就如实相告，他不会杀了我，而是说不要继续做下去了，快换别的。但是这样和老板相处的“捷径”，谁又事先知道呢？ 我的观点：避免走弯路，如果走了，也没关系，善于总结，从失败中学会成长。 [6] 苦干 versus 巧干 环境就是这样，无论在美国和中国都一样：你同样时间出更多文章，你就被认为是好学生，不管是两页快餐文学还是三十页严肃文学；而如果你把三篇文章合在一起写，你就被认为是傻瓜；你到“正好写文章”的程度写文章，和到“工作完美”的程度写文章，对于老板来说都是一篇文章。如果我前面六个月投一篇文章，后面六个月投一篇文章，老板就会很慢意，认为数据源源不断出来；如果我前面六个月做了实验、写了文章，但什么也不投，老板就会经常催，虽然我第十二个月一下子投出两篇，总量不变。在环境里既要活下去，又要保持自己的风格和准则，靠什么呀？只有自己利用额外时间苦干加巧干了！ 怎么苦干？一开始的时候为了一天测两个样品，我早上六点到实验室，晚上九、十点才离开。这里面也有“奥妙”在里面：我选取的催化剂活化条件是活化两个半小时，这样的话一天做两个样品，时间很紧、折磨自己；而如果活化半小时，一天就可节约至少四小时。但我并没有这么做，是因为既然第一个催化剂活化了两个半小时，以后所有催化剂都要同样的条件。 其实做实验是不能靠“蛮干”的，应该“谋定而后动”，所以后来我“巧干”：这个星期我要做大量催化剂表征，精力集中不到反应测试中去，我就开展“长寿命测试”，让反应器工作120小时，进样器一天24小时全自动进样。这样，我不但拿到了表征数据，还得到了长寿命数据。“巧干”的原理之一就是“大的”加“小的”，1 + 9 = 2 + 8 = 3 + 7 = 4 + 6，意思是说在安排每天工作的时候，重活搭配轻活，而不要今天很忙，明天没有事情做。 另外，一开始周末无法进入实验室，这样话我就损失两天半时间。后来发现为了把这两天半时间救出来，就在周末到来之前开始把催化剂装上去做“长寿命实验”，甚至连我到外地去探亲一个星期我也做“长寿命实验”，这样，人一回来，数据也有了，休假也利用了。 结束语：要出篇文章不难，但要出好文章很难。好文章不代表引用引子几点几，而是要站得住脚，有长久的价值。要糊弄老板不难，只要把数据交给他交差就行了，但是第一作者自己得把关。文章不在于几篇，而在于在科研中学会了什么科研方法、实验工具，体会到了成长的喜悦和烦恼。从一篇文章背后的故事中，能够悟出很多道理。 [ Last edited by xiaolong3097 on 2009-6-11 at 11:55 ]

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