2006年，《科学》(Science)杂志上发布了一篇关于基元化学反应F+H₂→HF+H的论文，由中国科学院大连化学物理研究所（以下简称大连化物所）分子反应重点实验室的张东辉、杨学明等共同完成。这项工作首次在实验中观察到了全量子分辨率的F+H₂分子化学反应的共振现象，并被证实共振现象是由两个共振态所引起的，解决了反应动力学研究领域中的一个重大挑战。该研究成果当选2006年中国十大科技进展新闻。

十七年后，杨学明院士、肖春雷研究员团队联合张东辉院士、张兆军副研究员团队又在Science上发布了一篇论文，在H+HD→H₂+D反应中实现了立体动力学精准调控，审稿人评价该工作是“反应动力学领域里程碑式的突破”。

几次Science发表的经历，张东辉形容其像“没有终点的马拉松”。“我希望能一直在跑道上前行，越做越大，越做越精细。”

张东辉在办公室工作（受访者供图）

十七年十一篇Science

2023年到来没几天，张东辉就收到了又一篇Science发表的好消息。

此时的他，正在学生的办公室里“转悠”，刚看完这个同学的计算结果，又紧接着与另一位同学讨论起了计算程序。

回忆起文章接受时的心情，张东辉说道：“虽然表面上很‘淡定’，但是内心还是很激动的。”

一直从事基元化学反应研究的他，这些年可没少煞费苦心。

化学反应，指的是构成反应物的原子重新排列组合生成新分子的过程，而如何精确调控化学反应是化学科学研究的核心目标之一。

在化工生产过程中，工程师们常常通过添加催化剂、改变化学过程的温度、压力等宏观参数，在一定程度上控制化学反应，得到了所需的化学反应产物。随着人类对化学反应的认识达到原子分子尺度和量子态的水平，如何在更精细的水平上对化学反应进行调控是许多科学家追求的方向。

立体动力学效应是化学反应中一个基础而重要的问题。它关注的是碰撞过程中反应物分子的空间取向对反应过程有何影响，其根源在于反应物分子并非简单的质点，而是有具体的结构和形状。如何利用化学反应中的立体动力学效应，实现对化学反应过程和结果的精细控制，是化学动力学研究中的前沿问题之一。

关注到立体动力学效应的重要性后，从事理论研究的张东辉立刻“撸起袖子”，开启了新领域的探索。

从2006年第一篇有关基元化学反应的文章发表到如今，团队共发表了11篇Science文章。如此“高频率”、“高质量”文章的发表，张东辉团队背后还有另一个“神奇”团队的存在。

理论与实验的“双剑合璧”

“我们组的人都称我和他为‘天作之合’。”张东辉笑着说道。

“他”指的是大连化物所的杨学明院士，在研究组内，流传着“双剑合璧”的传说。

肖春雷解释道：“张老师和杨老师，一个做理论，一个搞实验，理论计算不仅能揭示实验观测背后的物理机制，还能进行精确的预测，让实验测量避免‘大海捞针’，通过实验和理论相互促进，常常能取得很好的效果。”

2000年前后，杨学明接受了大连化物所的邀请，到这里接任了国家重点实验室主任职位。

但是杨学明一直以来的研究基本上都以实验为主，如果能找到一位理论研究为主的同行合作，那将恰如其分地双向“互补”。

“什么时候有空来大连看看吧？”这是杨学明第一次“含蓄”地向张东辉发出回国邀请。

张东辉彼时任职的新加坡国立大学并没有分子反应动力学相关领域的实验团队，如果想让自己的研究上一个台阶，实验研究的支持必不可少，而杨学明正好组建了一支实验团队。

张东辉思索了片刻，想到了自己所从事研究的发展前景以及研究机构的科研氛围，内心的天平已经有所倾斜。

2006年初，张东辉正式入职大连化物所。两位不同方向的学者在分子反应动力学立刻就碰撞出强烈的火花，而他们“盯”上的，恰恰是最基础的化学反应研究。

同年，两个团队就针对F+H₂ 反应进行了理论实验的研究。他们通过利用自行研制的交叉分子束装置，结合高精度的量子动力学计算方法，在量子态水平上观测到F+H₂反应中的费什巴赫共振态，回答了分子反应动力学领域中一个困扰大家三十多年的问题。

2006年相关成果登上Science之后，团队又研究了Cl+H₂和F+D₂反应中的波恩-奥本海默的适用性问题、在F+HD反应中观测到化学反应中的分波共振态，并解决了四原子反应OH+HD→H₂O+D的全维量子动力学模拟难题，相关研究成果相继于2007、2008、2010、2011年发表在Science杂志上。

随着研究工作的深入，研究团队不仅仅满足于“被动”观测化学反应，更希望进一步发展在量子态水平上“主动”调控化学反应的方法，并以此为契机发现化学反应中的新现象。因此，杨学明、肖春雷等人通过自主研发窄线宽的激光光源，利用受激拉曼激发在分子束中高效制备振动激发态氢分子的技术，将能量精确注入氢分子化学键的振动。结合张东辉等人的高精度量子动力学计算，先后在F+HD(v=1)和Cl+HD(v=1)反应中观测到振动激发反应中的量子共振态，研究成果相继于2013、2015年发表在Science杂志上。

2023年，杨学明、肖春雷团队进一步改进了先前自主研发的窄线宽激光光源，不仅将能量注入氢分子的化学键中，更重要的是，能够精确控制氢分子化学键的方向，进而在H+HD反应中成功实现了立体动力学精准调控。张东辉、张兆军理论团队随即开展了非绝热量子动力学模拟，结合极化微分截面理论方法，详细分析了该反应中存在的立体动力学效应，揭示了量子干涉现象在垂直碰撞构型反应中发挥了重要的作用。

自主研制的科学仪器，为杨学明团队的研究工作奠定了坚实的基础。而张东辉团队每一次理论研究的进步，也都为揭示实验观测背后的物理图像提供了重要的支撑。

“杨老师的实验研究在世界上都排在前列，我们都很崇拜他。”张东辉笑呵呵地说道，“我们的合作可以说是1+1大于2，就是一个越来越信任彼此的过程。”

一次次理论与实验的合作，让大连化物所在分子反应动力学领域有了“一席之地”。“实验和理论的人彼此很熟，我们经常‘窜’到对方的办公室里，一讨论就很久。”在这里工作十余年的张兆军提起团队就止不住“话匣子”。

杨学明在指导学生（受访者供图）

兴趣是科研的内在推动力

多年合作的成功，让两个团队的人都斗志昂扬。

2014年通过大四夏令营加入杨学明研究团队的王玉奉，已经在这里工作学习了八年的时间，即将成为出站博士后。开年就取得Science一作的好成绩，获得了国际上的认可，王玉奉倍感荣耀。他不断强调自己很幸运，因为一加入团队就得到了杨学明老师的指点。“一开始是凭借着兴趣来到大连化物所的，但是在研究中还是有很多迷茫的地方，杨老师一直鼓励并且支持着我。”

作为同篇Science论文的共同一作，黄嘉宇加入张东辉研究团队也已经七年了。对分子反应动力学理论研究有独特兴趣的他，幸运地遇到了张东辉老师：“张老师只要在大连，每天就至少来学生办公室一次，和学生进行一对一的沟通讨论。不管我们提出什么课题，张老师都会认真倾听，然后给出明确的指导意见。”

回望来时路，杨学明和张东辉最初迈入这个领域都是由兴趣做索引的。

杨学明在学生时代，曾做了将近10年的分子光谱学。他在这个领域努力了很久，却一直没有发掘出真正的兴趣点，未曾体会到“激动”的感觉。读博期间，由于之前导师的一些变故，让他接触到了仅28岁的年轻教授Alec Wodtke。

“他很有想法、有创造力，那种敢闯的精神是他传递给我的。从那个时候，我就觉得做科学就是要有一种敢于挑战自己的极限和超越的精神。”杨学明说。

于是，杨学明在博士后期间毅然决然的为了兴趣换了“跑道”，开始研制科研仪器，做分子反应动力学的相关研究。“研发科学仪器是系统工程，而最重要的需要与科学问题紧密结合，真正把技术和科学结合起来，这样才能做出世界一流的科学仪器。”

无独有偶，张东辉的经历与杨学明有些许相似之处。

高中时期的张东辉物理成绩在班级中就名列前茅。1985年，他获得了保送机会，选择就读于复旦大学物理系。两年后，曾获诺贝尔化学奖的李远哲到复旦大学作了一场关于“分子反应动力学”的报告。大二在读的张东辉并未对报告内容有更深入的理解，但“分子反应动力学”却在心里留下了很深的印象。

后来，张东辉在选择留学研究方向的时候，得知纽约大学物理系在实验方面有激光冷却方向，这是当时物理学界的前沿领域。他开始尝试着进实验室做实验，但是却发现对实验物理并没有兴趣。思虑了几日，张东辉还是觉得需要计算方案的理论物理研究方向更符合自己的兴趣。

赴美留学后，某天，张东辉在物理系大楼门口的公告栏上发现了他熟悉的词语——分子反应动力学，这唤起了他几年前听报告的回忆。他随即了解到做这项研究需要通过程序计算，这与自己的兴趣不谋而合。

几乎没什么犹豫，张东辉就转向了分子反应动力学这个领域，在这里一扎根就是三十余年，他形容自己的科研生涯“越做越有意思”。

所以，在看见“有兴趣”“想动手”的年轻学生时，两位院士内心都十分激动。

“兴趣是科研的内在推动力。”杨学明说。

有所为，有所不为

除了兴趣是重要的参考标准，两位院士对年轻学者也有着独特的教育模式。

目前，两个团队都有大量的年轻人，90后数量占比达到三分之二。在院士和学生的“新老”冲击中，双方都不觉得有“代沟”。

提及在院士团队学习工作是否压力很大，王玉奉立马说道：“有压力是一定的，因为周围人都很努力，但是不会觉得难受，因为我们的氛围很‘自由’。”

这里的自由并不是“百无禁忌”，而是研究方面有一定的自主性。在确定研究方向后，大家可以自主开发研究，导师只会提一些指导意见，并不会干涉学生具体怎么做。

“有的实验室买了一个装置，可能是个要‘呵护’的宝贝。”王玉奉提到，“而我们研究组拿到装置后第一时间就会自己上手‘摸一摸’，搞清原理，从来不怕弄坏设备。”

在日常实验中，王玉奉常常遇到各种仪器故障，如果等工程师来维修可能要一两周的时间。在与工程师沟通之后，他便着手拆卸仪器，在工程师的指导下仔细查找问题，之后再更换部分零部件，便让仪器恢复了正常运转，实验得以继续进行。而这样的事情在研究组并不少见，王玉奉已经忘了自己修过了多少个仪器，敢于动手维修设备也让他学到了很多书本上给予不了的知识。

“我们一直以来坚持‘有所为，有所不为’。”张东辉院士告诉《中国科学报》。

“有所为”指的是要给予室内科研人员宽松、自由、公平的科研环境，并创造机会鼓励合作，给予经费支持；同时，实验室也坚持“有所不为”——不监管科研人员的细节，尤其是给予年轻人机会，允许在各自的科研方向上试错。

在教育过程中要敢于对青年学者放手，但不是彻底“撒手不管”，而是给予一定的自主性，让他们在广阔的科研天地中伸展拳脚，在遇到挫折时，能及时的给予鼓励和反馈，帮助他们快速成长起来，成为研究组不可或缺的支柱。

杨学明院士深表赞同：“要让实验室保持持续的创新能力，需要支持下一代年轻人的发展。要让年轻人挑重担，同时给他们充分支持，甚至我们这些年纪大的人稍微往后退一退，这样年轻人才有更多发展机会。”

而年轻人关于未来的思考是怎么样的呢？

王玉奉回答道：“在化学反应动力学领域这八年让我将兴趣演变成了现实。虽然基础研究并不能立马产生对生产生活有用的成果，但是它一直是许多化学研究的基础。未来我会继续在这个未知领域探索，争取取得更多的突破。”