“会不会是我看错了？”当张礁石第一次不雅察到这个非凡的新粒子天生征象时，他既抵牾又高兴，急速找来了其他视频数据。他瞪年夜眼睛，逐帧阐发了画面后，一个斗胆的设法显现出来：年夜部门新粒子其实不是于云外流区造成的！

要知道，这但是倾覆传统不雅点的新发明。当他把设法分享给导师王坚后，王坚鼓动勉励他继承摸索，并赐与他充实的信托以及撑持。于以后的4年里，张礁石乐成地找到更多的数据，进一步左证了以前的不雅测不是偶尔。

这项研究近日于Science上正式揭晓，展现了新粒子天生的全新机制。美国圣路易斯华盛顿年夜学玻士后研究员张礁石为第一作者，该校能源、情况与化工系传授、气溶胶科学与项目中央主任王坚为通信作者。

于外人看来，“80后”张礁石的科研之路有点“折腾”：他2012年电子项目专业硕士卒业落伍入年夜厂当步伐员；2013年从年夜厂裸辞转读情况科学玻士；2016年进入中国科学院事情；2019年前去美国继承玻士后生活生计……

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不外，张礁石笑道：“假如能做一些成心思的事，‘折腾’一点也不妨。”

一个倾覆教科书的发明

当咱们昂首看天空的时辰，很少有人会想到，咱们头顶上方���的年夜气层实在是一个伟大的化学试验室。这个试验室中布满了各类气体份子以及微小的颗粒，于不停碰撞以及彼此作用下，造成了咱们熟知的气候征象（如云以及降水），深刻地影响着全世界天气情况。

现实上，情况年夜气中年夜部门颗粒物来历在新粒子天生（New Particle Formation, NPF）。新粒子天生，指的是于年夜气中气态物种经由过程均相成核造成新的微小颗粒的历程，这些颗粒直径凡是只要人类头发直径的千分之一到万分之一，肉眼没法看到。

传统不雅点以为，对于流层年夜气新粒子天生凡是与云互相关注，新粒子年夜可能是于云外流区域造成的。缘故原由于在，云外流区域的空气比力清洁，低层年夜气的气态前体物跟着对于流作用被输运到这一区域，造成了适在新粒子天生的前提。

2020年，张礁石于阐发试验飞机从北年夜西洋上空收罗的不雅测数据时，敏锐地发明一些新粒子天生事务发生的区域并无云。直觉告诉他，这将是一个全新的发明。他将设法报告请示给王坚，王坚立即就感觉很是成心思，并告诉他“何纷歧试？”

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2022年，依赖试验飞机于北年夜西洋上空航行网络到的数据，张礁石完成为了初稿。但因为支撑不雅点的数据偏少，王坚以及张礁石对于这篇手稿都不太满足。

是以，他们最先汇集全世界其他地域的航行机载不雅测试验数据，寻觅更多可托的证据。这一次，他们爽性花了一全年的时间，阐发了笼罩全世界的航行不雅测数据：从地球外貌到平流层高空、从南极到北极。使人欣喜的是，这一次的数据夯实了张礁石的发明。

于这项研究中，张礁石等人发明，于对于流层上部，年夜部门新粒子其实不是于云外流区造成的，而是于平流层以及对于流层空气混淆的区域。因为高空激流的作用，平流层的空气会偶然进入对于流层。

“当富含臭氧的平流层空气与更潮湿的对于流层空气混淆时，会孕育发生高浓度的羟基自由基（OH）。这类氧化剂可以或许帮忙天生前体物，从而促成新颗粒物的造成。这一新粒子天生机制于全世界规模内遍及存于，高空对于流层以至可能比云外流区的新粒子天生更为频仍。”张礁石说。

这一发明将帮忙咱们更周全地舆解年夜气化学历程，对于革新天气模子、模仿天气变迁以及猜测将来天气有主要意思，并为应答天气变迁提供新的思绪。跟着天气变迁的加重，将来平流层空气进入对于流层的频次可能会显著增长，这一机制的主要性也将进一步晋升。

2024年7月12日，这项研究于Science上正式揭晓。审稿人对于该研究赐与高度评价以及赞赏，以为“这是一个主要的新发明且具备广泛的影响力，很好地填补了支流不雅点没法注释所有现实不雅测成果的缺少”。

从步伐员到年夜气科学范畴学者

张礁石坦言，于这项研究中，他面对最年夜的坚苦是数据阐发。

电子项目师身世的张礁石，其实不擅长与数据打交道。2009年，他于国防科技年夜学电子项目专业卒业后，来到了中国科学技能年夜学攻读电子项目专业硕士。于此时期，他学会了怎样设计以及测试各类电路以及软件，和怎样从零最先构建一个功效完备的体系。

2012年，依附精彩的专业技术，张礁石顺遂拿到了互联网年夜厂的offer。他的事情是智能手机体系的开发。开初，他对于这份事情还比力满足。

然而，鲜嫩感褪去后，日复一日的事情内容单调单一。张礁石的糊口持久被困于两点一线和狭窄的工位上，高度细分的事情让他觉得本身是一个无关紧要的“螺丝钉”，“没意义极了”。

与此同时，张礁石存眷到我国多地呈现了连续年夜范围的雾霾气候，致使空气品质严峻降落的征象。

这引发了他投身环保范畴的刻意。因而，2013年，张礁石毅然断然地选择裸辞转换赛道，“做更想做的”。同年，他前去中国科学技能年夜学攻读情况科学玻士。

然而，跨专业读玻坚苦重重。于入门阶段，张礁石以至很丢脸懂一篇平凡的学术论文，他常常对于着仪器网络的数据不知怎样动手。厥后，他经由过程自学情况科学范畴的课程、浏览文献、与导师交流以及到场学术集会等，慢慢顺应了新的学术情况。

不外，患上益在电子项目的配景以及技术，张礁石于颗粒物丈量技能研究方面少走了许多“弯路”。

“我能倏地地相识多种仪器的运转道理，并本身着手设计开发仪器，对于年夜气颗粒物的粒径漫衍以及吸湿性举行及时丈量。”张礁石告诉《中国科学报》。

心之所向，素履以往

张礁石的下手威力是与生俱来的。于中学时代，他就最先本身拆卸电脑，而且还常常给同窗修复电脑软件的bug。

2016年，张礁石玻士卒业厥后到中国科学院合肥物资科学研究院担当助理研究员。那时，人们重要照旧哄骗贸易化仪器于固定站点对于年夜气颗粒物举行不雅测，但张礁石想要做点纷歧样的。

偶尔的一天，他经由过程文献资料存眷到王坚传授团队开发的具备1秒时间分辩率的气溶胶粒径漫衍丈量体系（FIMS），该仪器解决了困扰学界已经久的航行航测没法倏地正确丈量气溶胶粒径漫衍的难题。

因而，2019年，他决议飞越重洋来到王坚课题组继承玻士后研究事情。彼时，王坚交给了张礁石一项颇具应战性的使命：将FIMS小型化。

今朝，无人机、走航车、探空气球等轻量化挪动不雅测平台愈来愈多地于年夜气污染邃密化监测以及管理中阐扬主要作用。但FIMS仪器体积年夜、功耗高，致使其没法搭载到这些轻量化挪动不雅测平台上。同时，业界学者火急但愿FIMS能于年夜气污染监测以及管理中阐扬更高文用。

这恰是张礁石想要做的，他一口允许了。

接下来的科研攻关路上，他们降服了有数坚苦。4年后，张礁石等人设计出一套全新的方案，将整套体系体积缩小至1/20，功耗降低至50W，开端到达了无人机可荷载程度。2023年，他们申请了国际PCT专利，并在本年将相干论文投稿至美国气溶胶学会期刊。

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张礁石说：“这一发现将极年夜地助力无人机、探空气球、走航车等倏地挪动平台的空间不雅测，有助在倏地把握气溶胶粒径的空间漫衍，有用填补今朝固定站点不雅测的有余。”

本年是张礁石于美国事情的第6年。这项研究揭晓后，他继承于王坚的团队“捣鼓”这台小型化气溶胶粒径漫衍丈量体系。下一步，他们将以及其他团队互助推进该仪器的财产化。

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回顾走过的路，张礁石光荣所做的每个决议。

假如没有电子项目的配景以及技术，假如没有从年夜厂裸辞，假如没有转专业读玻……那末是否是会错过这个发明？

“心之所向，素履以往”，这是张礁石给出的谜底。不管何时，他都对峙做本身想做的。

谈及将来，张礁石暗示，规划来岁回国从事科研事情，但愿为我国气溶胶科学与技能的成长出一份力。

论文链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adn2961

*文中图片均为受访者提供