第五百零一章 生物學大殺器

　　“師父，早上好，好久沒見到你了，你終于有空來學校了！”

　　上午，龐學林剛來到辦公室，艾艾便蹦蹦跳跳地闖了進來。

　　龐學林笑道：“怎么了，哥德巴赫猜想有什么進展了嗎？”

　　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，這種世紀難題哪里說證明就能證明的了。”

　　龐學林翻了個白眼，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間不到十次，剩下的不管是學習還是生活，我們之間都只能通過電子郵件聯系，我們也知道你工作忙，事情又多，沒辦法分配太多的時間給我們。所以我和蘇菲、哈爾克、孟堯他們商量了一下，本周末咱們去千島湖玩一圈吧。反正千島湖離江城也近，來去開車幾小時，方便得很。到時候我們在湖邊租一棟民宿，可以釣魚，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林。

　　龐學林微微一愣，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。

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

　　龐學林笑道：“好了，都多大的人了，對了，你還有什么事嗎？”

　　“沒事了！師傅，那咱們說好了，周五下午出發！”

　　“好！”

　　龐學林點頭應下。

　　艾艾蹦蹦跳跳跑出了龐學林的辦公室，龐學林笑著搖了搖頭。

　　他之所以一口答應下來，一方面覺得艾艾確實說的沒錯，自己這幾個學生自從到自己手下讀博以后，自己確實沒有好好上心應付他們。

　　另一方面，龐學林也想到了自己手下的那些團隊。

　　不管是望月新一、佩雷爾曼他們領導的龐學林數學研究中心，徐興國領導的碳基半導體功能材料研究中心，還是李長青領導的碳納米材料研究中心，石毅他們正在搞的生物醫學研究中心，還有柯頓·沃克領銜的鋰空氣電池研究中心，貌似都很少放假。

　　數學中心那邊龐學林不清楚，其他幾個機構，別說周末了，平日里正常上下班都很難得，工作強度堪稱007。

　　當然，高強度工作的同時，薪資待遇也是一流水準。

　　普通的博士生跟著團隊做項目，一年都有三四十萬的補貼，一名博導單單工資就一兩百萬，獎金什么更是另算。

　　當然了，對實驗室的研究人員來說，錢塘實驗室更吸引他們的，是那種科研的純粹性，以及有可能產生的突破性成果。

　　也正因為如此，錢塘實驗室才能在成立短短不到一年的時間內，蜚聲全球，成為全球最頂尖的國家實驗室之一。

　　但龐學林也漸漸意識到，這種工作強度，長此以往下去并不一定是好事。

　　適當的勞逸結合還是必要的。

　　沉吟片刻，龐學林拿起桌上的電話，直接撥給了劉庭波。

　　“劉院長，你在學校嗎？能來我辦公室一趟嗎？”

　　劉庭波很快就過來了，龐學林和劉庭波說了一下自己的想法，劉庭波頓時笑道：“龐教授，這事你如果不說，我這邊也會安排的，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，正好也讓各位學者認識認識。”

　　龐學林笑道：“行，那你來安排吧，對了，把佩雷爾曼、望月新一這兩個家伙也叫上。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。”

　　龐學林微微一愣，苦笑道：“行吧，到時候我跟他們說。對了，舒爾茨和陶哲軒他們在這邊過得怎么樣，還適應嗎？”

　　說到舒爾茨和陶哲軒，劉庭波頓時眉開眼笑起來。

　　“適應，適應的很。陶教授和舒爾茨教授還主動要求擔任我們數學系的授課教師，他們每周都會給本科生各上一節課，現在每次過來聽課的學生都能把大教室擠滿，還有其他專業的學生過來蹭課呢！”

　　身為江大數學科學學院院長，數學系的教學質量劉庭波自然也會放在心上。

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

　　誰想到這兩家伙除了偶爾去龐氏幾何研討班露個臉，剩下的時間一直忙著各自的研究，這讓劉庭波有些無奈的同時，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，和龐學林合作證明霍奇猜想以后，如今在數學界的地位，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去幫忙帶學生。

　　反倒是陶哲軒和彼得·舒爾茨過來以后，使得江大數學院一下子變得熱鬧起來。

　　他們非但主動要求帶研究生，甚至還決定給本科生授課。

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

　　有了這兩位大佬的加入，再加上這兩年江大的生源質量水漲船高，劉庭波已經發現了好幾位在數學領域有望能夠取得成就的優秀苗子。

　　如果等這些人再成長起來，那么即使龐學林離開江大，江大數學系在全球數學界的地位也就穩了。

　　龐學林和劉庭波聊完給數學系的學者和老師們安排度假的事，已經臨近中午了。

　　兩人在學校食堂吃完飯，龐學林便直接前往錢塘實驗室，找到了李長青、曹源、石毅、柯頓·沃克、徐興國他們，說準備給大家安排休假。

　　李長青、曹源、柯頓·沃克倒無所謂。

　　超導128材料完成實驗室制備以后，工業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化生產經驗，超導128的工業化生產本質上和飛刃材料沒什么區別。

　　兩人只要照葫蘆畫瓢即可。

　　柯頓·沃克如今更是功成名就，在電化學研究中心，他的工作更多的是放在如何改進鋰空氣電池，并且使之適應各種不同環境上。

　　因此，他的工作相對輕松很多，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，能把我們碳基半導體材料研究所的休假時間安排延后一些嗎？最好安排到年末…或者明年年初，我們現在的研究節點比較關鍵，而且大家的狀態很好，我不想打斷這種研究狀態。”

　　龐學林微微一愣，說道：“徐教授，我擔心大家太拼了，我之前讓人專門做了個調查，結果嚇了一跳，我們錢塘實驗室的研究員，平均每天呆在實驗室的時間超過十四小時，甚至連周末也不例外，這樣下去身體會吃不消的。”

　　徐興國不由得笑了起來，說道：“龐教授，放心吧，現在大家都憋著一股勁呢。去年我們和老美打貿易戰，老美為了得到鋰空氣電池，甚至威脅對我們的半導體行業進行全面封鎖斷供。雖然最終經過雙方談判，我們同意在美國境內建造鋰空氣電池工廠，老美也如愿以償解除了對我們的科技封鎖，使得我們能夠買到最新的儀器設備。但這口氣我們一直記著，只要我們在碳基芯片領域打開局面，未來美國能夠制衡我們的地方就不多了。現在我們已經能夠完成實驗室層面高水平的碳基芯片的制備工作，我們團隊和華威海思合作，正在抓緊時間進行碳基芯片商業化開發，一旦成功，足以改變全球半導體產業的格局。到時候，中美兩國的競爭格局又會完全不同。我們現在不能有絲毫的懈怠啊。”

　　龐學林不由得哭笑不得，將目光轉向石毅道：“石教授，你們呢？”

　　石毅微微一笑，說道：“龐教授，我們恐怕一時半會兒也走不開，而且你就算把大家趕出實驗室，恐怕也沒人愿意離開，現在整個實驗室的人都快瘋了…”

　　龐學林眼睛一亮：“你們把動態APT技術搞出來了？”

　　石毅微微一笑，點頭道：“現在正在進行測試，安德森·懷特和楊和平這兩個家伙，已經在實驗室待了一周都不愿意出來了，還有那些參與這個項目的成員，也一個個巴不得每天睡在實驗室。”

　　龐學林笑道：“那行，待會兒我去你們實驗室看看。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跟我溝通。”

　　徐興國笑道：“行，那我就先回去了。”

　　相比于錢塘實驗室其他項目團隊，徐興國的碳基芯片項目組更偏商業化一點，一旦成功，對產業界影響力更大。

　　但相對于科學界，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。

　　反倒是石毅領導的動態APT項目，影響力更大。

　　觀察微觀物質世界一直以來都是人們的夢想，除了好奇心的驅使，更多地是因為微觀結構往往與物質的某種屬性或功能密切相關。

　　比如一輛自行車，其組成材料僅僅是金屬和橡膠，但當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。

　　微觀的物質或者各種分子機器，也遵循類似的規律，只不過組成它們的基本材料是微觀的原子。由原子按照一定規則排列形成的結構構成了各種功能的基礎。

　　反過來說，一旦了解了物質的結構，人們就有可能了解微觀物質實現某種功能的機理，然后通過影響、改造甚至設計新結構來實現人們需要的功能。

　　很多功能材料的發明或發現都是基于此類方法。

　　在這種需求的驅動之下，人們不斷發明各種手段來觀察物質的結構。

　　在17世紀的時候，列文·虎克發明的光學顯微鏡，就已經能讓人們把物體放大幾十上百倍，從而觀察到微小的細胞。

　　隨著光學技術的發展，光學顯微鏡技術已經能幫助人們來觀察微米尺度上的材料微觀紋理或者細胞內的細胞器。

　　然而這樣的放大倍數仍然遠遠達不到原子水平，不足以解釋結構與功能的更本質關系，因為更多的本質因素多數隱藏于更精細的原子結構中。

　　對于生物體來說，其最重要和最核心的功能單位非蛋白質莫屬。生物體的功能和各種生命活動，基本都是通過蛋白質來實現的。

　　每一個蛋白質都是一個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。

　　這個單分子鏈在三維空間中的進一步折疊形成了不同的蛋白質結構。

　　生物體中的蛋白質就好像是一個個分子機器，多數具有特定的結構，來實現催化、運動或信號傳導等功能。

　　這些蛋白質的三維結構通常非常復雜，常常隨周圍環境的變化而變化，很多時候還要受到其他蛋白質分子機器或者各種小分子的精確調控。

　　例如，霍亂菌表面的分泌系統，通常由十幾個蛋白質組成，在細菌的內外膜上形成一個孔道，選擇性地將霍亂毒素分泌到細胞外，用來攻擊宿主細胞。

　　這樣一個大的蛋白質機器由十幾種不同的蛋白質分子組成，包含了幾十萬個原子，其中幾個原子的變化或者一個氨基酸的改變(突變)都有可能造成整個蛋白復合物的結構變化，進而造成其功能改變甚至失去活性。

　　由此可見這種分子機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，一直以來都是對顯微技術的挑戰。

　　原子的尺度大小在十分之一納米的數量級上，度量單位為埃。

　　普通光學顯微鏡的有效放大倍數或者說分辨率，受可見光波衍射極限的限制，最多只能達到零點幾微米。

　　要提高分辨率，就必須縮短波長至與原子尺寸相當的尺度。

　　可見光做不到，就只能尋找波長更短的光波。

　　X射線具有合適的波長，但是很難找到一個透鏡能讓X射線折射并且成像。

　　因此，人們不得不采用間接的晶體學衍射方法，才能用X射線探測物質的原子結構。

　　但衍射方法僅限于能形成晶體的分子。

　　對于蛋白質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晶并滿足X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100kDa的分子)經常很難或者無法形成晶體。

　　而且結晶的過程會使生物大分子完全脫離生理狀態，無法反映其在生物體中的真實狀態。對于細胞或者細胞器這種更大的復雜結構體，結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30年代，法國物理學家德布羅意提出了物質的波粒二象性理論，認為基本粒子在被加速到接近光速的情況下，其粒子統計行為呈現出波動性。

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

　　而經過精確設計的具有特定形狀的磁場可以被用來當作凸透鏡。

　　隨著電子光源和電磁透鏡技術的發展，在隨后的一二十年里，人們已經能用電子顯微鏡觀察到接近原子分辨率的金屬或無機晶體的原子結構。

　　然而，當人們第一次用電子顯微鏡來觀察生物樣品(棉花纖維)的時候，發現生物樣品在高能電子束的轟擊之下，很快就被破壞掉了，更不用談觀察精細的原子結構了。

　　同時，因為電子與物質的強烈相互作用，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。

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

　　然而水一旦結冰，冰晶就會把生物樣品破壞掉。

　　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需要克服的最大障礙。

　　這些問題直到20世紀80年代才被初步解決，從而奠定了冷凍電子顯微學技術的基礎。

　　2017年的3位諾貝爾獎得主正是因為解決了這些技術難題而獲獎。

　　三位獲獎者的獲獎原因基本體現了冷凍電子顯微鏡技術的幾個主要發展方向，JacquesDubochet教授實現了冷凍生物樣品的制備技術，Joak教授奠定了三維重構計算技術的基礎，Riderson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，比如三維重構算法的精確性問題。

　　就算成功獲得冷凍電鏡畫面，二維結構如何還原成精細的三維結構，也是個問題。

　　此外還有信號分辨率，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精準度就遠遠比不上大分子的三維重構。

　　而動態APT技術的出現，堪稱直接將分子生物學、結構生物學推進到原子生物學的層面。

　　由于其動態記錄的效應，甚至可以記錄下生物大分子內每個原子的運動情況。

　　這樣一來，科學家們有望從原子層面徹底揭露生命活動的基本原理。

　　眾人散去以后，龐學林便跟著石毅他們去了趟錢塘實驗室生物醫學研究中心。

　　石毅則一遍向龐學林介紹動態APT設備研發的大概情況。

　　目前動態APT設備的研發已經完成，目前正在進行各種測試。

　　比如樣品封裝、算法還原、圖像分析技術等等。

　　動態APT設備很大，整體結構比起龐學林在生化危機世界中見到的也要粗糙不少，但基本功能都已經完備。

　　龐學林的到來，引發了不小的轟動。

　　楊和平與安德森·懷特也熱情地迎了上來，向龐學林介紹這項成果。

　　包括那些普通的研究者在內，他們看向這個設備的時候，一個個仿佛是在看自己的孩子。

　　龐學林倒顯得波瀾不驚，這套設備對其他人很新奇，但是在他眼中，還比不上他在生化危機世界里所用的那套動態APT設備。

　　當然，這這個世界，足以引發生物學界的震動了。