沙國河：尖端技術是一點一滴鑽研出來的（講述・弘揚科學家精神）

沙國河正在製作科普實驗裝置。

大連化物所供圖

沙國河正在進行實驗操作。

大連化物所供圖

人物名片

沙國河：1934年生，中國科學院大連化學物理研究所研究員，1997年當選中國科學院院士，主要從事化學鐳射、鐳射化學及分子反應動力學研究。曾參與設計研製中國第一臺化學激波管、中國第一臺化學鐳射器，首次實驗觀察到分子碰撞傳能中的量子干涉效應。曾獲國家自然科學獎二等獎、全國科普工作先進工作者、全國最美科技工作者等榮譽。

來到中國科學院大連化學物理研究所（以下簡稱“大連化物所”），依山勢步行約10分鐘，一座三層小樓躍入眼簾――這裡是“分子反應動力學國家重點實驗室”，是沙國河平時工作的地方。從事科研工作六十餘載，沙國河在化學鐳射、鐳射化學及分子反應動力學等領域一次次勇攀科學高峰，近些年來，他又把精力投入到青少年科普事業上，播撒更多科學的種子。

“技術上的小改進，可能帶來大突破”

“一切為了國家需要”，是沙國河一生從事科研事業的追求。從“激波管化學動力學”到“微波吸收材料”，從化學鐳射、鐳射化學到分子反應動力學……沙國河研究領域的每一次轉換，都緊隨科研需求的變化；每一次面對新領域，他都選擇迎難而上。“當時許多研究方向的資料都非常缺乏，工作條件也特別艱苦。”沙國河回憶過去，多年勞累的工作，讓自己的身體有些吃不消了。

上世紀80年代初，張存浩院士在大連化物所開創了鐳射化學研究方向。鐳射化學主要研究物質分子在鐳射作用下呈現激發態時的精細結構、性質、化學反應、能量傳遞規律及其運動變化等微觀過程。當時，沙國河所在小組的課題是研究分子激發態的光譜和碰撞能量傳遞。他們以一氧化碳作為樣板分子，選擇了當時國際上剛出現不久的共振增強多光子電離光譜作為探測技術。實驗中，他們卻發現這種技術存在易受雜質干擾和光譜選擇不高等缺點，影響資料精確度。為了減少雜質干擾，他們先嚐試了提高真空度，但要製造一套超高真空裝置，需要投入很多資金。於是，他們又想到干擾雜質主要是一些大分子，可以用液氮冷凍的辦法。一試，效果好得出乎預料，不單光譜信噪比大為提高，實驗操作也更加容易。

“技術上的小改進，可能帶來大突破。這個小改進也是我們後來一系列實驗的基礎。”沙國河說，“尖端技術是一點一滴鑽研出來的。”

“不因成就而滿足，不因困難而罷休”

“不懂就學，總會學會的。搞科研就不能怕吃苦！”沙國河經常這樣教導學生。基礎性、創新性的研究往往需要自己製作實驗裝置，為了一次實驗，前期準備工作可能需要一兩個月甚至更長時間。而一旦進入正式實驗階段，則可能需要連續72小時以上不間斷進行，對實驗者來說是個不小的挑戰。

“我是2000年進入研究室的，當時沙老師已經66歲了，有時還帶著學生們通宵工作。”大連化物所高階工程師、沙國河的學生冷靜對當時的情景記憶猶新。

大連化物所研究員、沙國河的學生田文明回憶：“在沙老師的建議下，我的研究方向轉向單重態氧在生物體系中的動力學研究。這對於沙老師來說，同樣是一個新領域。為了指導我的論文，沙老師閱讀了大量的文獻和資料，然後才來跟我討論課題。”

對於科研，沙國河始終精益求精、一絲不苟，他說：“只有獲得精確可靠的實驗資料，才能得到科學的論斷。”

在一次實驗中，沙國河發現有一個光譜訊號很特殊，按照公認的理論公式解釋不通，這讓沙國河百思不得其解。是實驗誤差嗎？進行了多次反覆驗證後，證明實驗沒出錯。問題會不會出在公式上？

無數個夜晚，沙國河反覆對照實驗資料，演算、推導，終於找到了原因：公式推導中用了經典力學近似，而根據量子力學，傳能過程應具有波動特性，實驗中的異常正是一直在找的分子碰撞傳能中的量子干涉效應。2000年，該發現被評為中國十大科技進展新聞之一。

回顧這一發現過程，沙國河說：“除了研究方向選得準、實驗技術先進、實驗與理論密切結合等因素，最重要的是要有鍥而不捨的精神。不因成就而滿足，不因困難而罷休，把實驗中的異常現象搞清楚，就可能有重要的新發現。”

“和孩子們在一起，就忘記了辛苦、忘記了時間”

在沙國河不足10平方米的辦公室裡，兩張老舊的工作臺背靠背擺放著。一張用來演算、備課，桌上的一本本老式筆記本上工整地繪滿了電路設計圖；一張用來製作各種科普實驗裝置，放著最常用的電烙鐵和松香架。兩排貼牆而立的鐵皮櫃，裝滿了科普書籍和教具。

自2004年起，沙國河開始參與到科普活動中。此後的近20年間，他設計搭建了幾十種科普實驗裝置，將千餘堂科普課帶進中小學教室。2009年7月，沙國河在大連市沙河口區中小學生科技中心設立了面向青少年的院士科普工作站，每週二、四為中小學生授課，至今已有超2。5萬餘人次參加。

“從小引導孩子們學科學、愛科學，將來就會有更多優秀的科技人才湧現出來。”沙國河說。

“有人覺得自然科學枯燥，實際上可能是教學方法問題。”為了製作出適合孩子們的實驗裝置，他自己繪製草圖，跑五金店、買材料，再把小零件一個個地組裝起來，經常在辦公室一忙就是一整天。所裡的同事偶爾會看到沙國河出現在海邊公園，以為是老先生在散步，實際上他正在測試剛製作好的飛機模型。

“沙老師做科普的時候，他的認真勁兒一點也不亞於做科研！有一次，他為了給孩子們做出理想的實驗裝置，竟然把被子和鍋都搬到辦公室來了，直接在辦公室吃住。”大連化物所高階實驗師、沙國河的助手崔榮榮說。

木塊遇到二氧化碳鐳射怎麼瞬間就起了火苗？幾個強壯的男孩，為什麼都拉不開巴掌大的馬德堡半球？電池怎麼會變身“小火車”在銅線圈中快速穿行？……一個個妙趣橫生的實驗讓孩子們大呼神奇。沙國河經常被孩子們圍在中間問各種科學問題，成了“孩子王”。做實驗的時候，沙國河儘量讓孩子們自己操作、體驗。“和孩子們在一起，就忘記了辛苦、忘記了時間。”沙國河說。

“做這些實驗不是為了讓孩子們學到多麼高深的知識，而是要激發孩子們對科學的興趣。”沙國河說，他小時候的夢想是成為一個“發明家”，小學五六年級時，就自己製作收音機、電動機等。他相信，在孩子們心中播撒更多的科學種子，一定能長出參天大樹。

■記者手記

專注科研不停歇

沙國河一生專注科研，如果說興趣讓他不覺得辛苦，那麼就是責任使他不願停歇。

這責任來自他想為科學進步貢獻力量的信念。即使研究方向不斷轉換，他執著的科研精神卻始終未變，一次次在科研的沃土中挖出真金。

這責任來自他對待科研工作的誠實與謙虛。在失敗遠比成功多、未知遠比已知多的研究領域內，他的成就很高，但他的心依然澄澈如初。

這責任也來自他對優秀科研人才湧現的期待。耄耋之年，他堅持站在科普講臺上，讓孩子們感受科技的魅力，學科學、愛科學。

一生做科研，是沙國河的夢想；承擔科學家的使命和責任，則是他對自己幾十年如一日的要求。