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學(xué)霸的科幻世界 第五百零一章 生物學(xué)大殺器

作者/幸運(yùn)的球球 看小說文學(xué)作品上精彩東方文學(xué) http://www.nuodawy.com ,就這么定了!
    “師父,早上好,好久沒見到你了,你終于有空來學(xué)校了!”

    上午,龐學(xué)林剛來到辦公室,艾艾便蹦蹦跳跳地闖了進(jìn)來。

    龐學(xué)林笑道:“怎么了,哥德巴赫猜想有什么進(jìn)展了嗎?”

    一說到哥猜,艾艾便如同漏了氣的皮球一般,一下子癟了下去。

    “師父,這都哪跟哪呢!我又不是師父您,這種世紀(jì)難題哪里說證明就能證明的了!

    龐學(xué)林翻了個(gè)白眼,說道:“那找我有什么事嗎?”

    艾艾笑嘻嘻道:“師父,你看我們幾個(gè)人跟了你讀博也有一年了,這一年加起來總共和你見面的時(shí)間不到十次,剩下的不管是學(xué)習(xí)還是生活,我們之間都只能通過電子郵件聯(lián)系,我們也知道你工作忙,事情又多,沒辦法分配太多的時(shí)間給我們。所以我和蘇菲、哈爾克、孟堯他們商量了一下,本周末咱們?nèi)デu湖玩一圈吧。反正千島湖離江城也近,來去開車幾小時(shí),方便得很。到時(shí)候我們?cè)诤呑庖粭澝袼蓿梢葬烎~,可以燒烤,可以泛舟湖上,你看怎么樣?”

    說完,艾艾一雙明亮的大眼,一眨不眨得看著龐學(xué)林。

    龐學(xué)林微微一愣,笑道:“行吧,正好我這周末有空,咱們就去一趟千島湖!”

    “師傅萬歲!”

    艾艾微微一愣,一下子就蹦跶起來。

    她原本以為龐學(xué)林會(huì)拒絕,所以裝可憐想要博一下同情,沒想到龐學(xué)林竟然一口就答應(yīng)了下來。

    龐學(xué)林笑道:“好了,都多大的人了,對(duì)了,你還有什么事嗎?”

    “沒事了!師傅,那咱們說好了,周五下午出發(fā)!”

    “好!”

    龐學(xué)林點(diǎn)頭應(yīng)下。

    艾艾蹦蹦跳跳跑出了龐學(xué)林的辦公室,龐學(xué)林笑著搖了搖頭。

    他之所以一口答應(yīng)下來,一方面覺得艾艾確實(shí)說的沒錯(cuò),自己這幾個(gè)學(xué)生自從到自己手下讀博以后,自己確實(shí)沒有好好上心應(yīng)付他們。

    另一方面,龐學(xué)林也想到了自己手下的那些團(tuán)隊(duì)。

    不管是望月新一、佩雷爾曼他們領(lǐng)導(dǎo)的龐學(xué)林?jǐn)?shù)學(xué)研究中心,徐興國領(lǐng)導(dǎo)的碳基半導(dǎo)體功能材料研究中心,還是李長青領(lǐng)導(dǎo)的碳納米材料研究中心,石毅他們正在搞的生物醫(yī)學(xué)研究中心,還有柯頓沃克領(lǐng)銜的鋰空氣電池研究中心,貌似都很少放假。

    數(shù)學(xué)中心那邊龐學(xué)林不清楚,其他幾個(gè)機(jī)構(gòu),別說周末了,平日里正常上下班都很難得,工作強(qiáng)度堪稱007。

    當(dāng)然,高強(qiáng)度工作的同時(shí),薪資待遇也是一流水準(zhǔn)。

    普通的博士生跟著團(tuán)隊(duì)做項(xiàng)目,一年都有三四十萬的補(bǔ)貼,一名博導(dǎo)單單工資就一兩百萬,獎(jiǎng)金什么更是另算。

    當(dāng)然了,對(duì)實(shí)驗(yàn)室的研究人員來說,錢塘實(shí)驗(yàn)室更吸引他們的,是那種科研的純粹性,以及有可能產(chǎn)生的突破性成果。

    也正因?yàn)槿绱耍X塘實(shí)驗(yàn)室才能在成立短短不到一年的時(shí)間內(nèi),蜚聲全球,成為全球最頂尖的國家實(shí)驗(yàn)室之一。

    但龐學(xué)林也漸漸意識(shí)到,這種工作強(qiáng)度,長此以往下去并不一定是好事。

    適當(dāng)?shù)膭谝萁Y(jié)合還是必要的。

    沉吟片刻,龐學(xué)林拿起桌上的電話,直接撥給了劉庭波。

    “劉院長,你在學(xué)校嗎?能來我辦公室一趟嗎?”

    劉庭波很快就過來了,龐學(xué)林和劉庭波說了一下自己的想法,劉庭波頓時(shí)笑道:“龐教授,這事你如果不說,我這邊也會(huì)安排的,正好新一期龐氏幾何研討班馬上就要開班了,我安排一下,讓大家出去旅游一趟,正好也讓各位學(xué)者認(rèn)識(shí)認(rèn)識(shí)!

    龐學(xué)林笑道:“行,那你來安排吧,對(duì)了,把佩雷爾曼、望月新一這兩個(gè)家伙也叫上。這兩人一旦研究起來就沒完沒了,這次不管怎么樣也得把他們拉出來。”

    劉庭波苦笑道:“龐教授,要是其他人我還有把握,這兩尊大神,可得你自己親自出馬去請(qǐng)!

    龐學(xué)林微微一愣,苦笑道:“行吧,到時(shí)候我跟他們說。對(duì)了,舒爾茨和陶哲軒他們?cè)谶@邊過得怎么樣,還適應(yīng)嗎?”

    說到舒爾茨和陶哲軒,劉庭波頓時(shí)眉開眼笑起來。

    “適應(yīng),適應(yīng)的很。陶教授和舒爾茨教授還主動(dòng)要求擔(dān)任我們數(shù)學(xué)系的授課教師,他們每周都會(huì)給本科生各上一節(jié)課,現(xiàn)在每次過來聽課的學(xué)生都能把大教室擠滿,還有其他專業(yè)的學(xué)生過來蹭課呢!”

    身為江大數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院院長,數(shù)學(xué)系的教學(xué)質(zhì)量劉庭波自然也會(huì)放在心上。

    之前龐學(xué)林把望月新一和佩雷爾曼這兩尊大神弄過來的時(shí)候,劉庭波還指望他們能帶帶學(xué)生。

    誰想到這兩家伙除了偶爾去龐氏幾何研討班露個(gè)臉,剩下的時(shí)間一直忙著各自的研究,這讓劉庭波有些無奈的同時(shí),又沒辦法多說什么。

    畢竟這兩尊神地位太高,特別是佩雷爾曼,和龐學(xué)林合作證明霍奇猜想以后,如今在數(shù)學(xué)界的地位,絲毫不比安德魯懷爾斯和皮埃爾德利涅他們差多少,劉庭波也不好讓他們?nèi)兔W(xué)生。

    反倒是陶哲軒和彼得舒爾茨過來以后,使得江大數(shù)學(xué)院一下子變得熱鬧起來。

    他們非但主動(dòng)要求帶研究生,甚至還決定給本科生授課。

    這樣一來,那些搶不到龐學(xué)林的課程的學(xué)生,很快就把注意力放在了這兩位菲獎(jiǎng)大佬身上。

    有了這兩位大佬的加入,再加上這兩年江大的生源質(zhì)量水漲船高,劉庭波已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了好幾位在數(shù)學(xué)領(lǐng)域有望能夠取得成就的優(yōu)秀苗子。

    如果等這些人再成長起來,那么即使龐學(xué)林離開江大,江大數(shù)學(xué)系在全球數(shù)學(xué)界的地位也就穩(wěn)了。

    龐學(xué)林和劉庭波聊完給數(shù)學(xué)系的學(xué)者和老師們安排度假的事,已經(jīng)臨近中午了。

    兩人在學(xué)校食堂吃完飯,龐學(xué)林便直接前往錢塘實(shí)驗(yàn)室,找到了李長青、曹源、石毅、柯頓沃克、徐興國他們,說準(zhǔn)備給大家安排休假。

    李長青、曹源、柯頓沃克倒無所謂。

    超導(dǎo)128材料完成實(shí)驗(yàn)室制備以后,工業(yè)化制備的難度反而沒有他們想象得那么高。

    畢竟之前有了飛刃材料的工業(yè)化生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),超導(dǎo)128的工業(yè)化生產(chǎn)本質(zhì)上和飛刃材料沒什么區(qū)別。

    兩人只要照葫蘆畫瓢即可。

    柯頓沃克如今更是功成名就,在電化學(xué)研究中心,他的工作更多的是放在如何改進(jìn)鋰空氣電池,并且使之適應(yīng)各種不同環(huán)境上。

    因此,他的工作相對(duì)輕松很多,也沒那么大的壓力。

    反倒是徐興國和石毅,面露難色。

    徐興國道:“龐教授,能把我們碳基半導(dǎo)體材料研究所的休假時(shí)間安排延后一些嗎?最好安排到年末或者明年年初,我們現(xiàn)在的研究節(jié)點(diǎn)比較關(guān)鍵,而且大家的狀態(tài)很好,我不想打斷這種研究狀態(tài)。”

    龐學(xué)林微微一愣,說道:“徐教授,我擔(dān)心大家太拼了,我之前讓人專門做了個(gè)調(diào)查,結(jié)果嚇了一跳,我們錢塘實(shí)驗(yàn)室的研究員,平均每天呆在實(shí)驗(yàn)室的時(shí)間超過十四小時(shí),甚至連周末也不例外,這樣下去身體會(huì)吃不消的。”

    徐興國不由得笑了起來,說道:“龐教授,放心吧,現(xiàn)在大家都憋著一股勁呢。去年我們和老美打貿(mào)易戰(zhàn),老美為了得到鋰空氣電池,甚至威脅對(duì)我們的半導(dǎo)體行業(yè)進(jìn)行全面封鎖斷供。雖然最終經(jīng)過雙方談判,我們同意在美國境內(nèi)建造鋰空氣電池工廠,老美也如愿以償解除了對(duì)我們的科技封鎖,使得我們能夠買到最新的儀器設(shè)備。但這口氣我們一直記著,只要我們?cè)谔蓟酒I(lǐng)域打開局面,未來美國能夠制衡我們的地方就不多了,F(xiàn)在我們已經(jīng)能夠完成實(shí)驗(yàn)室層面高水平的碳基芯片的制備工作,我們團(tuán)隊(duì)和華威海思合作,正在抓緊時(shí)間進(jìn)行碳基芯片商業(yè)化開發(fā),一旦成功,足以改變?nèi)虬雽?dǎo)體產(chǎn)業(yè)的格局。到時(shí)候,中美兩國的競(jìng)爭格局又會(huì)完全不同。我們現(xiàn)在不能有絲毫的懈怠啊。”

    龐學(xué)林不由得哭笑不得,將目光轉(zhuǎn)向石毅道:“石教授,你們呢?”

    石毅微微一笑,說道:“龐教授,我們恐怕一時(shí)半會(huì)兒也走不開,而且你就算把大家趕出實(shí)驗(yàn)室,恐怕也沒人愿意離開,現(xiàn)在整個(gè)實(shí)驗(yàn)室的人都快瘋了”

    龐學(xué)林眼睛一亮:“你們把動(dòng)態(tài)技術(shù)搞出來了?”

    石毅微微一笑,點(diǎn)頭道:“現(xiàn)在正在進(jìn)行測(cè)試,安德森懷特和楊和平這兩個(gè)家伙,已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室待了一周都不愿意出來了,還有那些參與這個(gè)項(xiàng)目的成員,也一個(gè)個(gè)巴不得每天睡在實(shí)驗(yàn)室!

    龐學(xué)林笑道:“那行,待會(huì)兒我去你們實(shí)驗(yàn)室看看。其他沒什么事的話大家都散了吧,徐教授,你們假如有什么困難記得隨時(shí)跟我溝通!

    徐興國笑道:“行,那我就先回去了。”

    相比于錢塘實(shí)驗(yàn)室其他項(xiàng)目團(tuán)隊(duì),徐興國的碳基芯片項(xiàng)目組更偏商業(yè)化一點(diǎn),一旦成功,對(duì)產(chǎn)業(yè)界影響力更大。

    但相對(duì)于科學(xué)界,影響力可能就沒那么大了。

    畢竟碳基芯片各種理論和概念并不新穎,很難拿到諾獎(jiǎng)。

    反倒是石毅領(lǐng)導(dǎo)的動(dòng)態(tài)項(xiàng)目,影響力更大。

    觀察微觀物質(zhì)世界一直以來都是人們的夢(mèng)想,除了好奇心的驅(qū)使,更多地是因?yàn)槲⒂^結(jié)構(gòu)往往與物質(zhì)的某種屬性或功能密切相關(guān)。

    比如一輛自行車,其組成材料僅僅是金屬和橡膠,但當(dāng)把金屬和橡膠加工成一定的形狀并把它們組裝起來之后,就具有了交通工具的功能。

    微觀的物質(zhì)或者各種分子機(jī)器,也遵循類似的規(guī)律,只不過組成它們的基本材料是微觀的原子。由原子按照一定規(guī)則排列形成的結(jié)構(gòu)構(gòu)成了各種功能的基礎(chǔ)。

    反過來說,一旦了解了物質(zhì)的結(jié)構(gòu),人們就有可能了解微觀物質(zhì)實(shí)現(xiàn)某種功能的機(jī)理,然后通過影響、改造甚至設(shè)計(jì)新結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)人們需要的功能。

    很多功能材料的發(fā)明或發(fā)現(xiàn)都是基于此類方法。

    在這種需求的驅(qū)動(dòng)之下,人們不斷發(fā)明各種手段來觀察物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。

    在17世紀(jì)的時(shí)候,列文虎克發(fā)明的光學(xué)顯微鏡,就已經(jīng)能讓人們把物體放大幾十上百倍,從而觀察到微小的細(xì)胞。

    隨著光學(xué)技術(shù)的發(fā)展,光學(xué)顯微鏡技術(shù)已經(jīng)能幫助人們來觀察微米尺度上的材料微觀紋理或者細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞器。

    然而這樣的放大倍數(shù)仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到原子水平,不足以解釋結(jié)構(gòu)與功能的更本質(zhì)關(guān)系,因?yàn)楦嗟谋举|(zhì)因素多數(shù)隱藏于更精細(xì)的原子結(jié)構(gòu)中。

    對(duì)于生物體來說,其最重要和最核心的功能單位非蛋白質(zhì)莫屬。生物體的功能和各種生命活動(dòng),基本都是通過蛋白質(zhì)來實(shí)現(xiàn)的。

    每一個(gè)蛋白質(zhì)都是一個(gè)長串的氨基酸單分子鏈,由20種氨基酸按照不同的次序排列而成。

    這個(gè)單分子鏈在三維空間中的進(jìn)一步折疊形成了不同的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。

    生物體中的蛋白質(zhì)就好像是一個(gè)個(gè)分子機(jī)器,多數(shù)具有特定的結(jié)構(gòu),來實(shí)現(xiàn)催化、運(yùn)動(dòng)或信號(hào)傳導(dǎo)等功能。

    這些蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)通常非常復(fù)雜,常常隨周圍環(huán)境的變化而變化,很多時(shí)候還要受到其他蛋白質(zhì)分子機(jī)器或者各種小分子的精確調(diào)控。

    例如,霍亂菌表面的分泌系統(tǒng),通常由十幾個(gè)蛋白質(zhì)組成,在細(xì)菌的內(nèi)外膜上形成一個(gè)孔道,選擇性地將霍亂毒素分泌到細(xì)胞外,用來攻擊宿主細(xì)胞。

    這樣一個(gè)大的蛋白質(zhì)機(jī)器由十幾種不同的蛋白質(zhì)分子組成,包含了幾十萬個(gè)原子,其中幾個(gè)原子的變化或者一個(gè)氨基酸的改變突變都有可能造成整個(gè)蛋白復(fù)合物的結(jié)構(gòu)變化,進(jìn)而造成其功能改變甚至失去活性。

    由此可見這種分子機(jī)器的精密程度之一斑。

    然而,如何看到這些精密組合在一起的原子,一直以來都是對(duì)顯微技術(shù)的挑戰(zhàn)。

    原子的尺度大小在十分之一納米的數(shù)量級(jí)上,度量單位為埃。

    普通光學(xué)顯微鏡的有效放大倍數(shù)或者說分辨率,受可見光波衍射極限的限制,最多只能達(dá)到零點(diǎn)幾微米。

    要提高分辨率,就必須縮短波長至與原子尺寸相當(dāng)?shù)某叨取?br />
    可見光做不到,就只能尋找波長更短的光波。

    射線具有合適的波長,但是很難找到一個(gè)透鏡能讓射線折射并且成像。

    因此,人們不得不采用間接的晶體學(xué)衍射方法,才能用射線探測(cè)物質(zhì)的原子結(jié)構(gòu)。

    但衍射方法僅限于能形成晶體的分子。

    對(duì)于蛋白質(zhì)或者生物大分子來說,雖然其中少部分可以在特殊的條件下結(jié)晶并滿足射線衍射方法的要求,但是大部分較大的分子比如分子量大于100的分子經(jīng)常很難或者無法形成晶體。

    而且結(jié)晶的過程會(huì)使生物大分子完全脫離生理狀態(tài),無法反映其在生物體中的真實(shí)狀態(tài)。對(duì)于細(xì)胞或者細(xì)胞器這種更大的復(fù)雜結(jié)構(gòu)體,結(jié)晶的方法就更加不可行了。

    為了能夠找到一種波長更短和容易操控的波,人們想到了電子。

    20世紀(jì)30年代,法國物理學(xué)家德布羅意提出了物質(zhì)的波粒二象性理論,認(rèn)為基本粒子在被加速到接近光速的情況下,其粒子統(tǒng)計(jì)行為呈現(xiàn)出波動(dòng)性。

    作為最容易獲得和操控的基本粒子,電子在經(jīng)過電場(chǎng)加速到接近光速之后,可以被當(dāng)作“光波”用于顯微成像。

    而經(jīng)過精確設(shè)計(jì)的具有特定形狀的磁場(chǎng)可以被用來當(dāng)作凸透鏡。

    隨著電子光源和電磁透鏡技術(shù)的發(fā)展,在隨后的一二十年里,人們已經(jīng)能用電子顯微鏡觀察到接近原子分辨率的金屬或無機(jī)晶體的原子結(jié)構(gòu)。

    然而,當(dāng)人們第一次用電子顯微鏡來觀察生物樣品棉花纖維的時(shí)候,發(fā)現(xiàn)生物樣品在高能電子束的轟擊之下,很快就被破壞掉了,更不用談?dòng)^察精細(xì)的原子結(jié)構(gòu)了。

    同時(shí),因?yàn)殡娮优c物質(zhì)的強(qiáng)烈相互作用,電子顯微鏡的光路只有在高真空里,才能保證電子束能傳播足夠長距離來成像,而不在傳播過程中被空氣吸收掉。

    隨之而來的問題是生物樣品的含水問題。

    水在真空中會(huì)很快蒸發(fā)掉,而生物樣品必須始終保持在水環(huán)境里,不能脫水。要保證水在真空中不蒸發(fā),就需要把樣品冷凍起來。

    然而水一旦結(jié)冰,冰晶就會(huì)把生物樣品破壞掉。

    至此,一連串的輻照損傷和樣品冷凍的問題便成為生物電子顯微鏡技術(shù)需要克服的最大障礙。

    這些問題直到20世紀(jì)80年代才被初步解決,從而奠定了冷凍電子顯微學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)。

    2017年的3位諾貝爾獎(jiǎng)得主正是因?yàn)榻鉀Q了這些技術(shù)難題而獲獎(jiǎng)。

    三位獲獎(jiǎng)?wù)叩墨@獎(jiǎng)原因基本體現(xiàn)了冷凍電子顯微鏡技術(shù)的幾個(gè)主要發(fā)展方向,sb教授實(shí)現(xiàn)了冷凍生物樣品的制備技術(shù),rn教授奠定了三維重構(gòu)計(jì)算技術(shù)的基礎(chǔ),rnrsn教授證明了原子分辨率的可獲得性。

    然而,冷凍電鏡同樣也存在許許多多的缺點(diǎn),比如三維重構(gòu)算法的精確性問題。

    就算成功獲得冷凍電鏡畫面,二維結(jié)構(gòu)如何還原成精細(xì)的三維結(jié)構(gòu),也是個(gè)問題。

    此外還有信號(hào)分辨率,圖像襯度等種種問題,比如幾百千道爾頓分子量的中小生物分子獲得的原子分辨率的三維重構(gòu)精準(zhǔn)度就遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上大分子的三維重構(gòu)。

    而動(dòng)態(tài)技術(shù)的出現(xiàn),堪稱直接將分子生物學(xué)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)推進(jìn)到原子生物學(xué)的層面。

    由于其動(dòng)態(tài)記錄的效應(yīng),甚至可以記錄下生物大分子內(nèi)每個(gè)原子的運(yùn)動(dòng)情況。

    這樣一來,科學(xué)家們有望從原子層面徹底揭露生命活動(dòng)的基本原理。

    眾人散去以后,龐學(xué)林便跟著石毅他們?nèi)チ颂隋X塘實(shí)驗(yàn)室生物醫(yī)學(xué)研究中心。

    石毅則一遍向龐學(xué)林介紹動(dòng)態(tài)設(shè)備研發(fā)的大概情況。

    目前動(dòng)態(tài)設(shè)備的研發(fā)已經(jīng)完成,目前正在進(jìn)行各種測(cè)試。

    比如樣品封裝、算法還原、圖像分析技術(shù)等等。

    動(dòng)態(tài)設(shè)備很大,整體結(jié)構(gòu)比起龐學(xué)林在生化危機(jī)世界中見到的也要粗糙不少,但基本功能都已經(jīng)完備。

    龐學(xué)林的到來,引發(fā)了不小的轟動(dòng)。

    楊和平與安德森懷特也熱情地迎了上來,向龐學(xué)林介紹這項(xiàng)成果。

    包括那些普通的研究者在內(nèi),他們看向這個(gè)設(shè)備的時(shí)候,一個(gè)個(gè)仿佛是在看自己的孩子。

    龐學(xué)林倒顯得波瀾不驚,這套設(shè)備對(duì)其他人很新奇,但是在他眼中,還比不上他在生化危機(jī)世界里所用的那套動(dòng)態(tài)設(shè)備。

    當(dāng)然,這這個(gè)世界,足以引發(fā)生物學(xué)界的震動(dòng)了。

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