从本科直博到成为一名科研工作者,漫长的九年时光,在潘晟哲看来,科学研究的每一小步都少不了前期的充分积累。稍纵即逝的灵感,只有抓住了才能有所收获。
![](/__local/6/B8/83/C17D60DE1B9FB47A408A5847E91_956305AA_AF5A8.jpg)
潘晟哲 精密光谱科学与技术国家重点实验室2019级博士研究生
主要聚焦强场分子超快动力学研究,在Physical Review Letters、Light: Science & Applications、Ultrafast Science等国际高水平期刊发表论文18篇,参加国内外学术会议30余次,在领域内重要会议上作口头报告6次、海报展示6次,并获得最佳海报和优秀快闪报告奖。曾获得博士研究生国家奖学金、王大珩光学奖、华东师大校长奖学金、华东师大优秀学生称号,并获得优秀博士生学术创新能力提升计划资助。
|机会总是留给有准备的人
潘晟哲的科研契机源于大三时物理与电子科学学院的一门课程“自主实验”。在这门课上,本科生可以选择自己感兴趣的科研课题进行深入探索和研究。
当时,他对某个光学课题很感兴趣,就进入了精密光谱科学与技术国家重点实验室,开始了与科研的“第一次亲密接触”。在实践中,潘晟哲逐渐意识到自己对科研的兴趣,决心走上科研之路。
保研之际,他向很多老师请教选择导师的问题,老师们向他首推了时任实验室主任的吴健教授。随后,他结合自己的研究兴趣,与吴健教授取得了联系,表达了想进入课题组的意向。
不过,与吴老师的第一次见面,潘晟哲的表现并不突出。同时,他了解到很多本校同学都想加入吴老师课题组,这让他对与吴老师的第二次讨论格外重视,花了大量时间研读文献及相关拓展材料。
讨论时,吴老师似乎知道他已经做好了充分准备,只字未提上次讨论提及的几篇文献,转而考察起了量子力学的基本框架以及一些发散性的思考题。
得益于扎实的基础,潘晟哲顺利地回答了大部分问题。对部分尚无定论的思考题,他也做出了一些合理推测。最终,他的表现得到了吴老师的肯定。
2019年本科毕业后,潘晟哲选择直博正式加入吴健教授课题组,开始了围绕强场分子物理的学习和研究工作。
|“积累是需要时间和过程的”
潘晟哲开展的第一个实验是利用紫外波段的旋转光场分辨分子强场动力学中的不同反应路径,他在师兄师姐的帮助下很快完成了旋转激光脉冲的构建,但是采集得到的实验结果却非常奇怪,分子电离解离产生的离子角分布劈裂成了两个。
他敏锐地察觉到,这个过程肯定与分子中复杂的平行或垂直反应路径息息相关,但反应过程还需要理论模拟的验证。经过与导师的深入讨论,决定寻求这一领域专家的帮助,开展量子模拟求解含时薛定谔方程。
然而,半年过去了,受计算维度的限制,始终未能很好地重复实验结果。于是,实验与理论的联合研究团队再一次深入讨论,大家认为可以利用课题组多年前发展的半经典理论模型来模拟实验结果,该方法相比全量子模拟大幅减少了计算量,同时由于包含量子相位可以很好地重复实验现象,唯一的不足之处,就是模型无法定量给出反应过程中的跃迁概率,可能得不到审稿人的认可。
![](/__local/4/74/51/E4C2169A36BDB4946418D77E755_772C17A9_A8FCE.jpg)
潘晟哲在实验室维护激光器
不出所料,论文投稿后,审稿人指出这一模型的局限性。
研究团队讨论后,一致认为这是目前整个研究领域的瓶颈问题,短期内很难找到解决办法,出于对研究工作的严谨考虑,团队选择将这项相关研究暂时封存,先开展其他研究。
虽然第一个实验的科研成果未能发表,但这一年围绕这一课题的不断探索让潘晟哲深刻认识到,“积累是需要时间和过程的,只要坚持不懈地努力进步,就总会有峰回路转的那一天”。
面对困难,他时常想起导师的教诲:“不能只关注眼前的得失,眼光要放长远。现在纠结的问题,其实在漫长人生中或许微不足道。”
潘晟哲找到了新的研究方向,他开始对领域内一直存有争议的分子增强电离过程展开研究。根据此前对半经典模型的深入研究,他利用波包传播模拟提供时间参考,很好地复现了实验观测,从而提供了强有力的证据,验证了此前从未被实时观测过的分子多光子增强电离图像。
该工作从形成想法到论文投稿仅用时一个月,这段时间潘晟哲争分夺秒,一边采集实验数据、分析结果,一边整理思路、撰写论文。“论文投稿后,心里的大石头终于落了地,回头看看,很难想象是如何在一个月的时间里完成这么多工作的。”
|“抓住稍纵即逝的灵感”
随后的几年里,潘晟哲不断借助这一模型解释理解实验现象,在这些过程中不断思考模型完善的可能性。
功夫不负有心人。在与理论合作组开展一项揭示强场下分子拉比振荡的研究后,他受到启发,开始从拉比振荡的角度思考跃迁概率的合适模型。
![](/__local/9/42/66/58FBC230AF5DBCB08158849ADC8_03C144AF_CCD1B.jpg)
利用波形可控的激光脉冲调控分子反应路径
经过三个月不断地尝试和研究,潘晟哲终于完成了严密的理论推导,完善了这一分子解离模型,并遵循领域内动物命名的惯例,给它起名为WASP(黄蜂)。
该成果投稿后获得审稿人的一致认可,被评价为发展了具有重大影响的理论模拟方法,克服了全量子模拟计算量大、黑盒等属性,以优雅直观的方式揭示实验信号精细特征的物理内涵。
在完成模拟方法发展的同时,潘晟哲想到了尘封已久的第一个实验结果。于是他利用这一模型重新开展理论模拟,揭示波形可控的旋转激光脉冲可以作为调控分子平行与垂直跃迁路径的有效手段。研究团队重新整理了一份草稿,经过两轮审稿后,论文很快得到发表。
|在科研报国路上奋力前行
![](/__local/9/38/14/E12506BFC5DB05924A0D2483F02_29A693C9_9D279.jpg)
潘晟哲在中国光学学会研究生论坛上提问
在校期间,潘晟哲一直积极参加相关领域的国内外学术会议,努力开拓自己的学术视野,提升科学研究水平。
迄今为止,他已在光子、电子和原子碰撞国际会议(ICPEAC 2023)、超快现象和太赫兹波国际研讨会(ISUPTW 2021)、信息光学和光子学国际会议(CIOP 2021)等领域重要学术会议上多次作口头报告。此外,他还受邀在首届中国光学学会研究生论坛作研究生报告,并于第六届光学青年科学家学术年会上参加光场调控与光物质相互作用圆桌论坛。
![](/__local/7/51/06/72C0210BE205203653E7EBC020A_F7748EE0_E9D3B.jpg)
潘晟哲在2024超快科学国际研讨会介绍海报
在他看来,“每次作报告都让我有机会重新审视自己做过的这些研究,激发、碰撞出新的想法。专家前辈的研究思路也让我获益匪浅,不仅锻炼了我的思维能力,也让我更深入地理解和认识微观世界的演化规律。”
谈及导师吴健教授,潘晟哲满怀敬意,“吴老师常告诫我们,‘做科研,需要做到有一篇文章在投、一篇文章在写、一个实验在采。’如果没满足这个条件,那就需要反思一下自己的实验进度。”
回望九年的求学时光,潘晟哲说:“过往的岁月里,我曾经历过课题瓶颈的迷茫和实验结果迟迟未出的焦灼,但我始终没有放弃。”
“作为新时代科研工作者,我会牢记初心使命,扎根科学研究,继续我的科研逐梦之路。”毕业后,潘晟哲选择继续从事科研工作,在科研报国路上奋力前行,开启新的征程。
来源|物理与电子科学学院、精密光谱科学与技术国家重点实验室、党委学生(研究生)工作部
编辑|吴潇岚、张泽亚、唐敏、沈婷钰 编审|郭文君