2018年，中國科學技術大學微尺度物質科學國家研究中心特任研究員張堯在第十一屆中國青少年科技創新獎頒獎大會上發言。中國青年網記者 李川 攝
單個分子是如何在奈米尺度上發光以及在光的作用下發生極化、激發、散射等各種不同光學響應的？簡單而言，這就是中國科學技術大學微尺度物質科學國家研究中心特任研究員張堯的日常研究工作。
奈米尺度指的是一米的十億分之一，相當於頭髮絲的十萬分之一，在張堯看來，要在這樣小的空間範圍內研究單個分子的光學行為，並非易事，卻也是一件很有意義的事情。
“光與物質之間的相互作用影響著我們生活的方方面面，大到光合作用、太陽能發電、環境檢測等，小到螢幕、微波爐等，歸根結底，都是靠光的作用來實現的。”張堯這樣定義這項工作的現實意義。
2017年，張堯在西班牙巴塞羅那2017奈米光子學與微奈米光學國際會議上作報告。本人供圖
研究“無限可能性”的癡迷者
張堯是85後。2014年，在獲得中國科學技術大學理學博士學位後，張堯遠赴西班牙材料物理中心從事博士後研究。3年後的2018年1月，張堯學成歸國，回到中國科學技術大學從事研究工作。
從專業而言，張堯的研究領域為單分子科學與奈米光子學的交叉領域，屬於基礎學科研究。
張堯認為，基礎研究雖看起來更“務虛”一點，研究的對象通常離實際生活很遠，無法産生直接的實際價值，看起來好像更多是為了滿足科學家的好奇心。但實際上，基礎研究的魅力正是在於其“無限可能性”。一個新的科學概念、新的科學現象，往往就像一個新生的嬰兒，看起來沒有什麼用，但卻有發展為各種可能的潛力。
張堯便是探索這科學“無限可能性”中的一位癡迷者。
然而，探索科學奧秘的路往往並非一帆風順，不僅需要紮實的知識儲備和理論素養，也需要堅韌不拔的毅力和決心，更需要懷疑一切的思維和魄力。
讀博期間，張堯參與到“單分子拉曼光譜成像”課題組。在當時，國際公認的單分子拉曼光譜成像空間解析度至少有幾個奈米，甚至十幾個奈米。而張堯所在課題組獲得的單分子拉曼成像解析度卻可以達到亞奈米（0.5nm以下）量級，大大超出了當時的研究報道和理論預測。
為了解開該現象背後的物理機制，查清楚高空間解析度的來源，張堯和課題組其他研究成員熬夜處理數據，不斷改進實驗方案，對各種可能性逐一排查，通過理論結合實驗的方式，最終確認了單分子的非線性光學過程可能是造成異乎尋常高空間分辨的主要原因。
張堯事後説，當時最大的困難其實是來源於心理上的壓力。“我們的研究結果要打破的是科學界對光學手段空間解析度的共識，挑戰已經被廣泛接受了的奈米光學成像技術的極限，這樣重磅的成果，如果沒有確鑿的實驗證據和合適的理論依據，是很難有説服力的。”
在討論分析的過程中，團隊成員甚至曾一度懷疑是因為儀器設備和測量手段的問題，導致得出的並不是真實的光學解析度。
“好在我們堅信了實驗的客觀事實和自己的判斷，在摸索清楚單分子拉曼成像的規律以後，越來越多的可重復的單分子成像圖樣被我們一步步實現。”張堯感慨稱，那種撥雲見日的喜悅和成就感，無法替代。
回首這些年，張堯總結自己堅持下來的因素，歸結為兩點：不盲信權威的魄力和持之以恒的毅力。
科學探索是一個未知的過程。一個開創性的工作，往往意味著沒有多少經驗可供參考依循。
“因為沒有經驗可循，我們在分析實驗數據的時候其實是走了很多彎路，也做了很多無用功，很容易讓人産生挫敗感，但正是因為一直堅信‘天道酬勤’、‘功不唐捐’這兩句話，相信付出的勤奮和努力都不會白費，這才有了最終的開拓性成果。”張堯坦言。
