文 |《中国科学报》记者 张晴丹
几年前，江志伟的朋友从国内给他带了一瓶茅台，他当时发下宏愿，啥时候发顶刊了就喝。没想到今年9月初便已喝光，月末却没得喝了。
(资料图)
因为，他在一个月内竟然两登顶刊！
8月31日，以英国伦敦玛丽皇后大学研究员江志伟为第一作者的论文发表在Nature上；9月29日，他首次做通讯作者的论文发表在Science上。合作公司、科学界同行、所任职的学校……皆为他送来称赞与祝贺。
从开始读博至今正好10年，他当初“误打误撞”入了圈，现在带着情怀做科研。这两篇论文发表后，他在朋友圈写道：“人生命运的改变有时就是这么突然，柳暗花明，越过山丘，之后又是另外一番天地！”
令科学界惊叹的“膜”
5年前，在美国参加2017年世界膜会议（ICOM）时，江志伟第一次有了一个构想。
“将环糊精有序排列，使其能够形成一个通道，让它在膜里面得到很好的运用。”
什么是环糊精？它是大环分子的一种，有着稳定而奇特的空腔结构，这种结构可以为超分子化学材料领域研究带来无限遐想空间。
在石油、化工、制药等工业应用中，分离技术必不可少，传统分离工艺的能耗是一个大问题。而膜分离技术可以大大降低能耗，获得很好的经济效益，因此被业界十分看好。
在应用过程中，需要根据不同需求来调控膜孔径。比如在制药提纯中，需要把瞄准的几个分子分开，这些分子的尺寸大小可能极为相近，那么膜孔径就要卡在两个相近尺寸的中间。假设一个分子是0.5纳米，另一个是0.7纳米，那么膜孔径就必须控制在0.6纳米，这样才可以把两个分子进行分离。
然而，要在纳米尺度上对膜孔径进行精准“改造”一直是个世界难题，江志伟的这个构想或许能给出解答。
这里面涉及到化学上的“改性”，把环糊精的一端，用一个化学官能团改造另一个官能团，以实现有序排列。但江志伟是学化学工程的，并不精通有机化学方面的知识。
于是，他找到了当时还是同组博士后的董瑞蛟（现为上海交通大学系统生物医学研究院副教授，也是Nature这篇论文的共同第一作者）讨论可行性，半年后拿到了董瑞蛟合成的第一批产物，旅程从此开启。
他们的分子设计非常巧妙，成功使大环分子的内腔连接起来，在厚度小于10纳米的超薄膜中形成膜孔，可以精细筛分相近尺度的分子。
膜分离技术已经在海水淡化分离中得到了很好地应用，实现了市场化。但它在极具挑战的原油分离领域一直难有突破，原因在于缺乏高效的膜材料。
与海水分离相比，原油分离时的温度和压力等环境因素更加恶劣，所以对膜材料的要求非常高。而很多聚合物膜在原油分离中的性能并不理想。
他们把目光集中到如何改性聚酰胺超薄膜。“海水淡化使用的就是它，该材料已经在反渗透领域大面积工业化应用。我们就在想它是否能作为原油分离的一款膜，因为它的优势是特别薄，但它的缺点是受到膜本身亲水性能的限制。”江志伟在接受《中国科学报》采访时说。
要增加膜材料的疏水性能谈何容易。这里面有一个难点。
“我们想把自组装团聚体引入到一个厚度只有10纳米的薄膜中，但这类团聚体的体积直径通常是100纳米～500纳米，引入到薄膜中可能会产生一些缺陷。”Science这篇论文的第一作者、帝国理工学院博士李思瑶在接受《中国科学报》采访时说。
李思瑶 受访者供图
所以，在实验之初，她做出的几十张膜中，成功的寥寥无几。但这并未打击团队的积极性。
经过不断地尝试和改进实验设计，他们最终将合成出的一种自组装团聚体顺利引入到传统的界面聚合中，有效地提高了聚酰胺超薄膜的疏水性能，并在原油分离中实现了高通量和高选择性。
“思考的过程最有意思，科研需要一种顶层设计。这两篇文章让我引以为傲，并不是因为期刊级别之高，而是因为它们的设计无比精妙。”江志伟说。
投Nature和Science有啥诀窍？
在Nature上，关于膜的文章，全球总共也没有几篇，投稿可谓难上加难。
2021年5月21日，江志伟向Nature投稿，不出意料地也遭遇了不小的阻力。其中最棘手的审稿意见是认为他们设计的膜不能产业化。对此，江志伟表示不服。
“我认为Nature核心价值是基础科研，应当重视一项研究里面的科学问题，是否解决了本领域里的科学难题，而不仅仅是专注于工业化的前景。”江志伟说。
他介绍，文章中其实也涉及到了工业应用的场景，如在药物提纯上的应用，并与商用膜做过对比，而并非一篇纯理论研究的文章。
同时，在文章中他们已然进行了放大实验——做出A4纸大小、厚度小于10纳米的超薄膜，以此证明成果能够被放大，有实现产业化的前景。于是他据理力争，并得到了编辑的首肯，编辑对这项研究非常看好，最终表示可以发表。
两篇文章为什么能撞在一个月内在两大顶刊相继发表呢？这其中有一个小插曲。
早在2022年2月初，江志伟就已经把计划投Science的最后一稿提交给自己的导师、帝国理工学院教授Andrew Livingston（现为英国伦敦玛丽皇后大学副校长）。需要他最后修改后才能投出。然而身兼数职的Livingston十分忙碌，改稿一拖再拖。
“3月15日的一场国际会议上，我看到沙特阿卜杜拉国王科技大学的研究团队在做一个石油分离的项目，推断他们的文章投的也是Science，状态应该已进入审稿程序。在我当时的认知里，Science不会在短期内接收两篇同一个方向的文章，所以我感受到相当大的压力。”江志伟回忆道。
会议一结束，他立马给Livingston写邮件告知此事，“导师听后也慌了！”仅不到两个小时后，导师便将稿改好后返回来，而且几乎没什么改动。确认无误后，当天下午江志伟就将文章投给Science。
与发Nature相比，发在Science的这篇算是一路畅通。在逐个详细地回答审稿人所提问题，并补充了一些实验数据后，文章很顺利地被接收。
很有意思的是，两篇文章还有数字上的巧合。Nature文章被正式接收是2022年6月28日，Science文章的正式接收时间是2022年8月26日。
在两大顶刊的投稿经历中，江志伟总结出一套“通关”秘笈。
图片江志伟 受访者供图
在他看来，Nature和Science有着不同的基调，这或许与两个期刊分属不同国家和地区有关。因此，除了要提供非常扎实且全面的科研内容和数据外，投两个期刊时还有完全不同的写稿策略。
“Science的风格就像修长城一样，看上去宏伟壮观，而且又特别实用，但细节并不是非常精美。所以我们在写文章的时候以应用为出发点，来讲海水淡化、原油分离以及如何节省能源，后面再讲如何去设计。”江志伟表示。
“而Nature就像核雕似的，看起来非常小的东西，但却异常考究。景致、人物、门窗所有的这些小细节都是精心雕琢而成，环环相扣，连表面都是经过多次打磨，最终形成的艺术品非常精美，每个细节都透露出一种设计感。”江志伟认为，Nature更注重基础研究，所以他们在写文章时开门见山就是在膜中如何形成孔，后面逐渐展开形成孔的过程中会遇到哪些问题，围绕这个科学问题去提出他们的解决方案，附带应用的场景。
一切源于“机缘巧合”
Science这篇文章是江志伟第一次做通讯作者，也是他第一次指导博士生。这源于与李思瑶的相遇。
4年前，他总需要去隔壁课题组借用真空烤箱。但有一天，那个课题组实验室的门锁了，于是他只能去其他实验室碰碰运气。
“在去的路上恰好碰到李思瑶，那会儿她正在隔壁课题组读硕士，虽曾经见过几次，但从未说过话。我问她是否知道实验室门锁密码，她说知道。然后我俩就一起折返回他们的实验室。”江志伟回忆道。
“在闲聊时，我无意中说起了自己想读博，但由于申请晚了，很多地方都已截止，申请的新加坡国立大学等还在等结果。没想到志伟说他们组正好有一个博士的空位急需找人填上，问我是否愿意去尝试一下，我听后很开心并主动给Livingston发邮件自荐。”李思瑶说。
于是，她顺其自然地面试、进组。而当时在Livingston课题组做博士后的江志伟，成了她科研的领路人。
“导师平时工作实在太忙，我们能见到他的时间很有限。两三周才见一次。志伟就是我日常的小导师，指导我做研究、写论文。Nature的那篇文章我也有参与，是我当时入门的一个课题，我在里面学到了很多。也正是基于这些，后来才有了我以一作身份发表的Science文章。”李思瑶说。
和李思瑶一样，江志伟拿到博士的名额也是一场“机缘巧合”。
“那年，我本硕连读毕业，投了许多学校的博士申请。等到4月份的时候，唯独只剩下帝国理工学院没有回复邮件，属于未知状态。我的妻子极力鼓励我直接打电话问问。”江志伟说。
那是他人生中第一次那么主动，没想到居然接通了。电话那头说：“你申请的是能源方向，我给相关的老师看过了，没人有经费，现在你的申请又回到了我这里。”
接下来，那个人突然说出了改变江志伟一生的一句话：“不过，前两天系主任来问了一下你的申请，好像对你有点意思。”
“我就抓住了这句话，赶紧查系主任是谁。一看叫Andrew Livingston，是做膜的，紧接着我就给他发了邮件，说自己虽然投的是能源方向，但对膜也特感兴趣，其实我当时对膜一无所知。”江志伟回忆道。
Livingston没回邮件，但一周之后他的秘书联系了江志伟，并约了面试。面试中最难的一个问题是，“你到现在的科研经验都集中在模拟方面，但这个岗位是要做实验的，你怎么办？”
江志伟的回答完全出乎所有人意料！
“我在实验方面是做的不多，但我每天自己做中餐，而且味道很不错，这可比做实验要复杂多了。”
Livingston听了后笑着说：“那你来组里给大家做一顿吧。”他就这样通过了面试。
如今十年过去了，江志伟也于近期获得英国未来领军人才计划（Future Leaders Fellowships），成为了一名独立研究员（PI），并建立了自己的科研团队，将继续带领着他们在“膜”界驰骋。
参考链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-022-05032-1
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abq0598
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