太赫茲生物醫學應用的探索者—訪2017級星友、上海理工大學彭滟教授

近年來和2017級星友有緣，從這個級的班長李偉（他剛作為趙東元團隊成員榮膺2020年度國家自然科學獎一等獎）開始，到近期先后采訪的余卓、崔家春再到本期的彭滟都是2017級的。其實在選擇采訪對象時完全沒有考慮其是哪一級的，而是綜合其近期工作、評價、學科、專業領域乃至A類和B類啟明星、性別等因素平衡后的結果。來自上海理工大學光電信息與計算工程學院的彭滟教授是該校莊松林院士領銜的太赫茲科研團隊的主要成員，2019年入選國家基金委的優青計劃，也是啟明星協會新當選的理事。一些媒體在報道莊院士團隊在太赫茲領域的工作進展時也會提到這位女干將，特別對其沉穩、細致的科研能力和風格褒揚有加。因此，我希望能有機會了解這位80后光學工程星友的成長、成才之路，在為啟明星人才庫增加積累的同時，也為更多希望走上科研之路的年輕學子提供可循的榜樣。

喜歡剪短發，性格像男孩

雖是第一次見面，但是對她的報道以及照片都是看到過的，所以這次在等電梯時一眼見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氣，這其中“武”的成分似乎還多一點，這和她后面談起自己“假小子”的經歷很是吻合。

彭滟，生于1982年，安徽巢湖人氏，中國五大淡水湖之一的巢湖距彭家走路就幾分鐘。在彭滟的描述中，巢湖的水很清、很靜、很美，兒時的她很多時候是聽著、伴著湖水拍岸聲度過。獨生女彭滟出生于當地一個機關干部家庭，爸爸是財政局干部，媽媽是商業局教師?！凹依飶男」膭钗铱纯破疹愲s志，小學時喜歡看科學家傳記。自己也喜歡搗鼓小實驗，一些科普書上有些做小裝置的圖示說明，搞一個小電池、小燈泡，接上電線看它發光，我覺得很有意思。”在彭滟的敘述中，她在讀書上從不用父母操心，基本自己搞定。下課后以玩為主，玩彈弓、玩泥巴，泥巴做成各種形狀……這些男孩子喜歡的玩意彭滟都喜歡，且樂此不疲。兒時的她喜歡剪短發，性格也像男孩，“整個求學階段都是短發，剛開始工作是扎個小尾巴。在旁人眼里就是假小子一個。家里人都說我不像女孩，但我喜歡這樣?！?/p>

彭滟大學就讀的是安徽師范大學，喜歡以假小子形象示人的彭滟所學的專業也是蠻男孩子氣的：物理與電子信息專業。其實她高考時就想考上海的華東師范大學光學專業，以她的高考成績是可以上華師大的，只是顧及家里希望女孩子不要離家太遠的想法而未果。為什么喜歡上海？彭滟說是從書上、電視上知道上海的。彭滟初中、高中同學不少是上海知青子女?！澳菚r放學就到同學家里玩，看到同學家長做事很認真、很細致，上海家長會陪著孩子做手工，這種上海人的處事方式我很喜歡。以后對上海，對上海人的了解更多了。我最欣賞上海的就是上海人的契約精神。”

幾十斤重的鋼蓋，每天要提上取下好幾回

安徽師大四年本科學習讓彭滟對光學產生了興趣，學業優異的她順利報考了心儀的華東師范大學光學專業（碩博連讀），導師是學界大牛曾和平教授。剛進實驗室的感覺特別棒，“這里有非常規范的科研教學流程。曾老師對學生非常嚴格，要求學生周一到周六早上9點到晚上11點都要在實驗室。他每天至少去實驗室兩次，了解每個學生的進展并給予指導。”研一第二學期，曾老師給了她參加課題的機會，這是曾老師和中科院上海光機所李儒新老師（彭滟的副導師）領銜的一個紫外光譜課題。這樣，彭滟就跟著師兄師姐從搭裝置開始，前后3～4年時間全程參與了這個也是她的博士論文課題的科研項目。

談起紫外光譜實驗裝置的搭建，彭滟記憶猶新。這套裝置是與光機所李儒新老師團隊合作，在華師大搭建完成的。其中純鋼制作的真空腔封閉蓋有幾十斤重，因為操作需要，這幾十斤重的鋼蓋，彭滟每天要提上取下好幾回，在師妹師弟看來這就是一個不避重活的女漢子。參與紫外光譜課題的這3年也是彭滟逐漸進入科研的過程，整個過程中她真切體會到好的科研想法和怎么去實現這個想法是多么重要：“我們這個紫外光譜課題和裝置真是從零開始，是從多個物理現象的表現來反推紫外光譜產生過程的物理機制，然后設計相關的實驗來試圖證明它。也就是從有想法到形成設計方案，再到一步步實驗，最后到分析驗證這四步都一一走過。大家所說的科研基本上就是這個路子?！?/p>

幾乎所有的科研新人走上科研之路都是從碩博課題開始慢慢長進，這個長進的快慢除了跟學生自己是否用心勤奮有關，導師的眼界、風格也甚為重要。彭滟是得益者，因為她遇到了曾和平這樣的好老師：“有時實驗出現問題，曾老師會和我討論，這種探討沒有師生之分，而是根據科學上是否合理、正確?！迸礓倩貞浿杏幸淮螌嶒灁抵到Y果很特別，資料上也查不到解釋，她想到了一個非常規的解釋，說給曾老師聽，曾老師很認真地想了想，考慮一下后覺得她的解釋有一定的可能，就讓她繼續按自己的想法嘗試驗證。談及此，彭滟動情地說：“曾老師平等對待學生、善于接納不同意見，這一點特別值得我尊敬。”

“血的教訓讓我學會了做事嚴謹、仔細”

說起博士期間的最大收獲，彭滟脫口而出：“我學會了做事嚴謹、仔細，因為走錯一步就得重來?！迸礓倥e了兩個讓她刻骨銘心的例子。一次就是博士期間在做紫外光譜實驗時，需要用到一種分束鏡，鏡面非常薄，只有1毫米的厚度。當時小組搭完裝置后一測試馬上得出結果，感覺系統很完美，很開心。但過了幾天后信號就沒有了，怎么也找不到原因，而且長達一個月都沒有信號。后來只得把系統全部拆卸一一核查才發現是粘鏡片的膠水出了情況。鏡子很薄，要用膠水粘著，可能因為普通粘膠的冷熱膨脹，鏡片被擠得略有變形，就是這種微小的形變導致入射光引入變量，從而信號缺失。找到了問題，換了一種質量好一點的膠水，信號就出現了：“當時都急瘋了，因為已經看到的信號怎么就沒有了。原因竟然是這么低級的差錯！一個月時間對科研課題是一個難以承受的巨大損失，說是血的教訓并不為過。也由此實驗材料要用高質量的這條規矩，就被列為我們實驗室的守則?！边€有一次與操作規程有關。紫外光傳播調控會用到一款光柵——上面有肉眼看不見（微納米級）的刻線，因為肉眼看不見，所以安裝到光端口時角度轉了180度，這樣測出的譜就會多出幾根線。也是琢磨很久甚至重新裝拆都找不到原因。后來還是請了光機所的曾志南研究員“會診”才找到了角度偏差的原因。找到原因后就知道了：在做這樣的實驗時，可以在鏡子背面加一個箭頭的記號。正是這些深刻教訓“造就”了彭滟謹小慎微的科研風格，用她的話說，就怕某些細節沒有處理好。如所有藥品試劑的保質期是否過期等細枝末節的事，她都要一再查驗，因為看似點滴小事，都事關實驗結果。這些歷練也讓原先大大咧咧的彭滟大有改變，養成了做事定案前都要再三確認，實驗過程的每一步都要有理有據的習慣。

“莊院士給了我事業發展的平臺”

博士畢業后彭滟想繼續科研工作。曾老師介紹她到光學工程大牛莊松林院士這里。2009年7月，彭滟入職上海理工大學光電信息與計算工程學院。彼時的上海理工，后來幾年成為大熱門的太赫茲科研剛剛起步，包括彭滟在內受到這一前景激勵成為太赫茲研究一員的加盟者，以后大都成為中堅力量。不過，當時這個剛掛上號的實驗室卻是連一顆螺絲釘都沒有。彭滟原來是做紫外光譜的，太赫茲于她是全新領域。剛開始的3年，團隊安排她一個緊急的偏工程化的課題——黑硅太陽能電池——也因此彭滟從偏學術的科研轉向偏工程的裝置構建。這種轉折其實于個人而言是很不易的。好在莊院士對彭滟等新加盟者很包容，需要幫助時莊院士就會適時出現，引領他們，給他們鼓勵和做事的機會。彭滟稱自己的運氣特別好，在華師大有幸受教于曾教授，打下了扎實的科研根基，莊院士這里則給了她事業發展的平臺。

彭滟參與的黑硅太陽能電池項目是973子課題，這個子課題是要研制系統裝置里的一種材料，涉及材料組裝、電路封裝等，整個過程要實現穩定性和高吸收性，不能出現紕漏。兩年后莊院士推薦她擔任該項目負責人。這樣她從原來只要做好自己的實驗到擔任課題負責人，責任和歷練又多了一層。課題前后三年，彭滟的管理和課題全面掌握能力都得到了鍛煉，用她的話說是養成了做事情要提前考慮、提前安排的習慣。課題過程中凡遇到人員、資金上的困難，莊院士都會協調解決。莊院士儒雅的長者風范讓彭滟等團隊年輕人如沐春風，她慶幸自己科研路上總有貴人相助。

從學術型向工程型轉型的歷練

如上所說，彭滟負責的這個973子課題是典型的工程項目。也是通過這個項目，她體會到工程和學術的大不同：學術上是求創新，結果要可重復驗證；而工程上要求結果穩定、可靠性要高。應我的要求，彭滟說了一件讓她至今難忘的事情：那是入職后第二年的冬天，彭滟和學生們在實驗室安裝系統，天很冷，空調也壞了，加班已到晚上，大家穿著棉襖，不少人手都僵了。當時測出來的信號忽高忽低，很不穩定，一開始找不到原因，只能一個個查，包括螺絲也要查。最后還是發現一個螺絲滑絲了，可能是因為手僵的原因螺絲沒有擰緊，這樣就相當于東西在晃，輸出的信號自然就飄忽了。這個“事故”給彭滟的最大“教訓”是：系統上有一點點問題就會導致結果偏差，就馬上給你顏色看。也是這些深刻教訓，逼使彭滟每做工程課題都會從基礎工藝、密封性、加工能力等各個方面去考慮，絕不能出錯。

在國際一流團隊開闊視野，確立太赫茲生物醫學方向

2013年10月，彭滟得到國家留學基金委的資助，到美國羅切斯特大學光學中心做訪問學者。羅切斯特大學光學中心是國際上最早涉足太赫茲研究的學術機構，中心主任張希成教授更是太赫茲領域的大師級人物。在那里逗留的一年時間讓彭滟接觸到美國同行做事的風格。他們不計論文的產出和速度，所以事情可以做得特別細，光一個背景噪聲的緣由他們就會想到各種因素并一一排除可能的影響或干擾。他們做得特別細致，每一步都很扎實，不求速度，把所有可能性都搞清楚了，這樣做出來的系統就特別穩定。在羅切斯特大學光學中心，彭滟見到了讀研究生時看的第一本書《非線性光纖光學》的作者阿戈沃（G.P.Agrawal）。非線性光學的鼻祖羅伯特·博伊德（Robert Boyd）也在那里。“幾乎每個禮拜的報告會上都能見到心儀的偶像。這些大師的實驗室也都很簡樸，但那里是世界三大光學中心之一！”

緊接著，2014年10月到2016年9月，彭滟赴美國賓夕法尼亞州立大學（莊院士博士學位的母校）做為期兩年的訪問交流。這兩年她沒有具體參與賓州州立大學太赫茲相關的科研工作，而是根據莊院士的安排，學習了解在太赫茲研究中處于世界前沿團隊的工作，希望了解這個領域最前沿的機構在干些什么。2010年，美國太赫茲研究已經很熱了，而中國剛起步不久。彭滟的一個突出感受是美國同行已經把太赫茲的光學機制問題、產生探測的原理搞清楚了。這段經歷讓她思考：美國同行已經在做，而且做得很好的情況下，我們如果不跟著做，那我們可以做什么來體現自己的價值？彭滟想到的是，光學這種系統一通百通，不同在于細節，我們可以從細節上去優化和探求。太赫茲是一種光波，可以用它研究光的機理，也可以用它進行一些新的探索。順著這個思路，在美國兩年學習的后期，她想到自己感興趣的一點：太赫茲的生物醫學研究及應用或許是可以嘗試的一個方向。

彭滟在進行國際合作實驗

彭滟指導學生

從零起步，探索太赫茲生物醫學應用之路

太赫茲相較于其他波長、頻率的光波，對生物體的高穿透性、指紋識別和極低的輻射性使得它可能成為一種適合在生物醫學上開展應用的光學手段。但太赫茲仍是一項正在不斷加深認識中的新技術，其在生物醫學方面的應用可供參考的文獻非常少。回國前彭滟就和莊院士說她想做太赫茲生物醫學應用方面的工作。莊院士一再問她想好了沒有：“因為真的很難，國內外都沒有可借鑒的工作，沒有任何參考。我們就是開路者?！睕Q意一闖的彭滟先和醫生朋友們討論太赫茲能為他們做什么，臨床上有什么需求？針對臨床醫生的需求，理工醫之間不斷磨合，他們找到了一些太赫茲可以有作為的點。譬如，彭滟和醫生討論的話題有涉及腫瘤的癌旁組織切除后如何判別是否有殘留這一臨床診療中的棘手難題。以往臨床上的鑒別是通過傳統的冷凍、切片，顯微鏡掃描來判斷，而這往往需要幾個小時以上的時間。如果用太赫茲技術有可能在手術切除的幾分鐘內就完成有無腫瘤殘余物的輔助診斷。

就這樣，彭滟團隊通過幾年的持續努力，摸索出太赫茲生物醫學上應用的模型、技術、方法和流程，在此基礎上研發了針對某些疾?。[瘤或心血管疾病等）的專用設備和太赫茲數據庫。幾年下來，他們根據臨床提供的患者組織或血液、尿液進行離體測試，構建了幾種疾病的太赫茲數據庫?！澳壳斑€沒有國外的數據，假以時日，我們的探索有可能成為太赫茲生物醫學應用的開創性項目。我們的目標是爭取10年內能推向臨床應用?！?/p>

期待彭滟成為摘取桂冠者

就在訪問彭滟幾天后，以“三十而立，星啟未來”為主題的上海市科技啟明星30周年紀念大會隆重舉行。通過30年的努力，科技啟明星計劃已成為上海高層次科技人才的“蓄水池”，產出了一大批重要的科學技術成果。會議號召各位啟明星為國家科技自立自強、中華民族偉大復興做出新的、更大的貢獻。而彭滟星友的故事再次印證了啟明星計劃的價值和可貴。

有這樣好的科研基礎和科研環境，再積數年之功，太赫茲技術成為醫療檢測常規手段的這一追求有可能率先在上海實現，而彭滟會是那位摘取桂冠者嗎？

江世亮采寫于2021年11月14日