2013年11月1日

追求簡單極致的化學家—清華大學化學系蔡易州教授專訪

清華大學化學系蔡易州教授為人風趣隨和,但他在科學研究工作上非常的認真執著。聽他輕輕鬆鬆地說著自己的研究,但他想做的事情卻是撼動著過去化學分類的基礎。就聽看看這是怎麼樣的故事!

作者/范賢娟(任職清華大學科技管理學院技術創新與創業研究中心)

在實驗專題中找到興趣

蔡易州回想起自己中學念書,覺得當時並沒有特別的志向,都只是為了升學而唸書,雖然他都能唸得很好,但並沒有對哪個領域特別有興趣。或許是數學吧!他的數學成績還不錯,不過後來大學填志願,父母親覺得化學畢業可以去工廠做事,所以要他選化學系。於是蔡易州就考上了國立台灣師範大學化學系。
蔡易州的實驗室和學生,左側黑色的就是手套箱,
平時內部的壓力略大於外界,以避免水氣和氧氣進入。(作者提供)

在大一、大二的時候,蔡易州都還是覺得自己是為了成績而唸書,一直到大三必須進行實驗做專題,他進了謝明惠教授實驗室;她很年輕,剛從國外回來,研究題材很新穎,跟著學會發現很多課本裡沒有的東西。雖然科學原理都一樣,但是現象很複雜,如何解釋、如何設計新的實驗,再再都吸引著蔡易州。

做專題,主要是由老師指引一個方向,然後學生自己找尋方法,把研究做出來。如果你有足夠的基礎和創意,那麼便能設計出前人從未見過的實驗。每次當發現了新的東西,總會讓蔡易州非常興奮,從此也逐漸對化學研究產生極大的熱情與興趣,覺得這裡無時無刻不充滿了驚奇!

除了對自己的研究感到著迷,蔡易州也從別的老師那兒得到啟發:這裡每個實驗室、每個人的實驗,可能全世界就只有一個人在做而已,如果能多跟其他的人交談,就可以獲得全世界中僅有的幾個研究的結果。因此在做專題之餘,蔡易州也會多跟其他人交談,了解別人的實驗情況,交流各式各樣的意見。

海外不一樣的學風

蔡易州在師大化學系以第一名的成績畢業,因為對化學很有興趣,因此得以留在學校當助教,然後繼續跟著謝明惠老師念碩士。之後, 他申請到麻省理工學院(MIT)攻讀博士, 跟了另外一位年輕的教授柯明斯(Christopher C. Cummins)做研究。在美國唸博士班,教授通常都很忙、不太會管你,此時得靠自己教自己,這和台灣的學習很不一樣,沒有人會在旁邊叮嚀,而是自己有想法就去嘗試。此外這裡的同儕每個人都是準備去當教授的人,大家的學識、想法都很好,因此討論的效果極佳,這會激發同儕間的合作、競爭,可加速自己的研究突破。
受訪時,蔡易州講解他合成的化合物。

接下來則到加州理工學院(Caltech)做博士後, 跟著葛拉柏斯(Robert H. Grubbs)做研究。葛拉柏斯是2005 年的諾貝爾化學獎得主,他所率領的實驗室很自由,你如果問他自己該做什麼?他會回答:「我也不知道。」然後要你去實驗室看看別人在做什麼,跟大家聊聊,如果看到有趣的題目就可以去做。

之後葛拉柏斯如果進實驗室來,就問大家:「有什麼新進展?」「有什麼新數據?」如果你有東西了,跟他討論,他才會提供更具體的建議。這樣的環境等於放牛吃草,對於博士後而言是很好的訓練,但如果是博士生程度不夠,可能就會相當辛苦。此外由於要支持學生各式各樣的想法去做實驗,因此實驗室的資源一定要充足才行,老師也要有足夠的學識和心胸才成。不過葛拉柏斯是諾貝爾獎級的大師,這方面自然沒問題,而學生各式各樣的研究只要拿得出來,他也都能夠更進一步指導。

寬廣的道路、寬廣的視野

在這樣的環境中,蔡易州覺得自己受益很多,越來越有獨立思考、獨立研究的能力。此外在這幾個階段的學習過程中,研究領域都不一樣,因此培養他有比較寬廣的想法,並能用以類比在新的領域有不同的嘗試。

他大學時研究的條件比較一般,沒有特別的要求;碩士論文是研究金屬簇的合成,這些要合成的物質都是怕空氣、怕水,因此需要除水除氧的設備;到了博士研究是更怕氧、更怕水的物質,這時候則使用「手套箱」,這工具雖然方便,但過去所學到防水防氧的概念,可以讓自己實驗更順利。

至於研究領域,大學和碩士的無機化學,碩士研究的金屬簇的合成,到了博士論文是低配位的金屬化合物合成及其性質探討,其中還要做些簡單的有機合成。但這難不倒蔡易州,因為他大學有機化學修得還不錯,雖然幾年沒碰有點生疏,但到了博士班再度接觸有機化學,這又引起他的興趣。到博士後,他研究有機金屬催化,這時候想做的是雙核的低配位化合物,目標再將特定的雙核金屬化合物合成出來,這又非常的「有機」。在這些過程裡,個人的知識、技能不斷地累積,看似差異很大的領域,都為蔡易州獨立做研究打下很好的基礎,同時也讓他的事業比較開闊。【更詳細的內容,請參閱第527期科學月刊】

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