回望这个夏天，滚滚热浪挡不住科学探索的脚步。上海市教育委员会和世界顶尖科学家协会上海中心联合实施的“未来科学家”培养计划科学素养提升营火热进行。
2024科学素养提升营锁定生命科学、物理与工程、化学与材料、数学与计算机四个方向，学员们分十个探索小组走进大学校园和科研机构，跟随科学导师们一起冲浪科研前沿。
姜雪峰：动脑，也要动手
学员们走进华东师范大学
7月17日，“未来科学家”培养计划科学素养提升营五位学员走进华东师范大学。华东师范大学化学与分子工程学院教授、国际纯粹与应用化学联合会硫元素代言人姜雪峰教授带领他们“进驻”实验室，开启了一段既动脑又动手的化学之旅。
姜老师介绍化学实验室
姜雪峰教授介绍，在他的化学实验室中，正在开展着多个方向的研究。有一些分子用于新药开发，治疗人类疾病；有一些分子能进行光电转换，未来可以制成太阳能板；还有一些分子被切割开来用于塑料降解，物质循环。
化学实验室，尤其是基础化学的实验室，几乎和拉瓦锡的时代一样，几百年来并没有根本性变化，重要的是跟谁一起做实验。
姜雪峰教授派出了近十位博士后、博士生组成的助教团队，带领学员们学习“如何用双手学习化学”。
学员们整装待发，准备做实验
虽然是暑假，实验室却是热火朝天。穿好白大褂，带上护目镜，学员们经过一番“石头、剪刀、布”的博弈分配了各自的任务，前往不同实验室开始实操科学制糖、光合反应，液氮体验等有趣的实验。
博士生手把手教“爬板”
往气球里充氮气，直到气球鼓得像大西瓜一样，原来这也是化学实验的一部分；化学实验室最基础也最重要的实验手段之一、利用不同化合物在硅胶板上吸附能力不同进行监测的“爬板”，看着简单原来操作起来如此繁琐；云蒸霞蔚般弥散着白汽的液氮，如此美又如此冰冷，不一会儿就让一片树叶冻脆了……
学员们亲自感受液氮的“冷淡”
重新回到会议室召开“组会”已到了夜晚。科研不舍昼夜，因为物质世界从不停下，化学反应与转化始终在永恒的进程之中。
姜雪峰教授带着大家天马行空，自由讨论。他由自然界的可见光引入课题：光照在不同的化学分子上，产生不同的电子跃迁。一个个电子跳到不同能级的“台阶”上，伴随着能量的释放会产生不同的波长，也就带来不同的颜色……
仿佛为了给姜雪峰教授的讲解加上生动的注脚，会议室的灯关闭了，一列装着不同物质的小瓶子却开始了五颜六色的“光影秀”。
这正是化学的迷人之处。姜雪峰教授曾因为少年时看到颜色鲜艳的物质反应爱上了化学，现在这些瞪大双眼、拿出手机拍照留念的学生何尝不是？！
化学组会变成了“光影秀”
姜雪峰教授的“光影秀”令学员们印象深刻，
光，同样也是杨旭东教授孜孜以求的领域
杨旭东：钙钛矿还会有很多惊喜
学员们走进上海交大张江高等研究院
7月27日，“未来科学家”培养计划科学素养提升营的五位学员来到上海交通大学张江高等研究院，未来材料创制中心团队负责人杨旭东教授将带他们了解最前沿的钙钛矿领域。
“钙钛矿并不是一种矿”，杨旭东教授首先打破了学员们的思维定式，“钙钛矿其实是一种具有相同结构的化合物家族。”
由于钙钛矿结构可以由不同元素组合而成，世界各地的科学家都试图设计出效率、成本和耐用性方面最佳的钙钛矿晶体。
据国际权威检测机构认证，杨旭东教授主持开发的钙钛矿太阳能电池转换效率达24.6%，是目前全球最优的高效率、高稳定性钙钛矿太阳能电池。
杨旭东教授开发的目前全球最先进的钙钛矿电池板
此刻，全世界最先进的钙钛矿太阳能电池板就在学员们手中传递——这是一个由15个子电池串联在一起的组件，目前还没有投入量产。仅仅依靠会议室内的灯光照耀，就足够让它的LED灯持久发光。
杨旭东教授畅想：若是在中国塔克拉玛干沙漠、澳大利亚的荒漠地带、非洲撒哈拉地区或美国西部等光照资源丰富的地区铺上钙钛矿太阳能电池，完全能够满足全球的电力需求。
只是，钙钛矿电池距离理论上能达到的66%的转换率还很远，杨旭东教授还将在这条道路上继续跋涉，他希望学员们未来能和他并肩同行。
杨旭东教授带领学员们进入超净实验室
杨旭东教授开发的钙钛矿电池共有二十多道工序，整个实验室的空间布局和运转流程均由他亲自设计，“设计的灵感来源于宇宙空间站，生产的整个产业链都在内部切换，最大程度避免了外界污染”。
换上工作服，杨旭东教授带领学员们进入了超净实验室，近距离体验钙钛矿电池研发的每道工序：通过高真空磁控溅射设备将金属从原料中转移出来，在高能粒子轰击下气化，成为材料表面几十纳米的均匀涂层；原子层沉积系统中，硅原子、氧原子正在一层一层“生长”出钙钛矿电池所需的材料；真空热蒸镀仪器让金属在真空中升温，达到沸点后离散、沉积到目标材料上……
学员们坐进敞亮的大会议室
“如果我们有超能力，让时间停止，我们会看见什么？”在最后的讨论和总结环节，杨旭东老师脑洞大开，正如他自己所说“想多了是好事”。
如果时间停止，我们将会看到光并不连续，一粒一粒的光子相隔甚远，用它们所携带的一份一份的能量击出电荷、转化电能，是杨旭东教授孜孜以求的事业，也在学员们的心里种下了希望。
杨老师勉励大家：“材料、能源，这些领域还有很多未知空间有待你们探索，你们的未来会有很多惊喜。”
杨旭东教授希望学员们未来和他并肩而行
从第一次被人类发现，到成为热门新能源材料，钙钛矿湮没了近200年。
曾有科学家喟叹，如果计算机科学早早和物理化学结合，钙钛矿可能三十年前就回到了我们的视野。
吴新平教授所从事的正是计算机与物理化学的交叉学科。
吴新平：最平常的水都有许多未解之谜
学员们走进华东理工大学计算机化学中心
7月30日，“未来科学家”培养计划科学素养提升营的五位学员来到华东理工大学，计算机化学中心教授吴新平特意赶到校门口迎接，他还贴心地给每位学员带来了校园地图。
吴新平教授从事的是计算机、物理、化学和数学交叉领域的学科，他的研究方向是多尺度模拟方法、表面催化、多孔催化等多相催化理论模拟。
学员满心欢喜地拆开小礼品
对学员们来说，弄清他这么复杂的专业领域并不容易。毕竟，他们还只是初、高中年纪，仅仅对经典力学有部分了解，微积分、量子力学等微观层面的知识还未涉及。
好在吴新平教授决定让学员们慢慢进入状态。在计算机化学中心的会议室，他首先为学员们送上了精美的小礼品。
吴老师讲解光并非连续的
不同于一开场就干货满满、直奔主题的经典科学家形象，吴新平教授希望学员们“就像来参加一场学术性质的聊天”。
他还请团队博士生演示了超算平台的“玩法”，让学员们看到了水分子一步步变成冰的模拟过程。抽象的微观知识变成了一部动画短视频，更加形象，便于理解。
此后学员们更是登陆超算平台，亲手尝试建立模型、预测物质、模拟变化，在吴新平教授“不明觉厉”的专业领域里体验了一番。
针对学员们“观测会否导致测不准”的疑问，吴新平老师解释“计算波函数并不是观测，而是在计算概率分布，所以电子云不会坍缩”。
随着时间的推移，会议室里人越来越多，吴新平教授团队的博士生、硕士生们也纷纷加入了进来。
学员们兴奋地向这些比自己大不了几岁的哥哥姐姐们请教，“你们是怎么背单词的”“你害怕写作文吗”“做化学实验有过什么糗事”……
吴新平教授团队博士指导学员建立水分子实验模型
在最后的总结环节，学员们谈到今天最大的收获是通过超算的物质模拟“对水有了全新的认识”。
如此寻常、司空见惯的水，拥有70多种性质、无数种形态、存在许多未解之谜。何况更广大的物质世界，依然有待深入的探索。这种探索需要儿时达尔文那种会把放屁虫放进嘴巴的好奇宝宝。
庆幸的是，学员中就有这样的好奇宝宝。穿着本命年红袜子、独自乘地铁前来的12岁的孔率钤来时就留意到华东理工大学校园里的构树结了果，课程结束后他还惦记着“去摘几颗尝尝是什么味道”。
吴新平教授激活了学员们的好奇心
编 辑 | 秣 马
实习生 | 史新雨
责 编 | 小 文
