时常沉思，人的一生都是由什么所构成？初啼起始，历经求学征途，最终踏入社会洪流，这些共通轨迹勾勒出大多数人平凡又深刻的生命画卷。有人追逐激荡的天地，就有人偏爱宁静致远的生活，但平静之下，时间的长河里也会激起层层涟漪，展现生命的波澜。本期“追光者”系列访谈，我们有幸采访到这样一位科研界的“静水深流”与“激情碰撞”并存的代表——中国科学院西安光学精密机械研究所的研究员、博士生导师，瞬态光学与光子技术国家重点实验室主任姚保利。在国内超分辨光学显微成像和光镊领域，他是当仁不让的开拓者。在他的故事里，我们或许更能深刻地理解，何为在科研的征途中，既追求安稳的深耕细作，又有敢于探索未知领域的勇气。
西安这座十三朝古都，不仅以其深厚的文化底蕴著称，在科研领域更是依托中国科学院西安光学精密机械研究所（以下简称西安光机所），成为国内光学事业起源地之一，是早期光学体系的根系之一。作为土生土长的陕西人，姚保利说他与“光”的结缘，可以用“按部就班”四个字来形容。 1986年秋，姚保利进入西安交通大学物理系应用物理专业学习。本科毕业后，他选择进入西安光机所工作和硕博连读，研究领域更加细化，从事新型生物分子材料细菌视紫红质的光致变色和光存储特性研究。问及原因，他的回答朴素而真挚：“专业对口，心有所向。”正是这份执着，让他在7年时间里稳健而坚定。 “在国内待久了，就想出去看看，增长见识。”1997年，姚保利踏上了德国慕尼黑工业大学博士后的深造之旅，主要研究激光光谱学技术。这次出国让他“大开眼界”。慕尼黑工业大学实验室里的大型激光器、真空设备以及先进的计算机系统，让他深刻感受到了国内外科研水平的差距；松弛有度、丰富多样的交流模式，让他感受到了更加浓郁和多元的学术氛围。 遗憾的是，基于国内当时的科研条件，学成回国后姚保利并没有继续从事在慕尼黑时的研究，而是又回到了读博期间的“光存储”。但是他带回了国外的科研思想和学术氛围，为日后带领和管理团队注入了新的灵感。
科研之路本就充满未知与挑战，只有勇于探索的心，才能突破束缚，找到新生。 在2000年的一次国际学术论坛上，姚保利偶然了解到光学显微成像技术，这一在生物医学领域潜力巨大的研究方向深深吸引了他。 经过前期缜密的调研，姚保利发现国内在高端光学显微成像技术研究方面，如共聚焦显微镜、双光子显微镜、超分辨显微镜等类似前沿技术，近乎处于空白。他毅然决定带领团队从光存储转向光学显微成像，并最终选定超分辨光学显微成像中的结构光照明显微技术（SIM）作为团队未来的主攻研究方向之一。 广阔的研究空间犹如一把双刃剑，姚保利深知科研不能空想，需锚定目标，脚踏实地，才能闯出一片新的天地。经过十多年摸索，2013年，姚保利团队首次提出并实现基于数字微镜器件和LED照明的结构光照明显微技术（DMD-SIM），为深层生物样品的大视场快速三维成像提供了创新方案。该技术不仅分辨率高、成像速度快、图像质量优，还降低了设备复杂性和成本，横向分辨率可达90 nm，达国际先进水平。相关成果发表于Nature杂志子刊Scientific Reports上，成为国内首篇SIM超分辨显微成像论文，广受学界关注，至今下载量超35000次，引用量300余次，这一成果犹如海上灯塔，为后来的研究者们照亮前路。 图2 姚保利团队研发的DMD-SIM显微镜（左为与商用显微镜结合的DMD-SIM显微镜，右为全自主设计的小型化DMD-SIM显微镜） 姚保利淡然地表示：“科研需耐得住寂寞，念念不忘，必有回响。”作为科研人，他如是；作为导师，他亦如是。在无先例可循的科研“戈壁滩”上，姚保利团队开辟出一条坦途，实现从0到100的跨越式突破。 如今，他们的光学显微成像技术收到了华大制造、永新光学等行业领军企业抛出的“橄榄枝”，希望在新一代产品中引入超分辨显微成像技术，让产品性能达到“next level”。
又是一次国际学术交流会议上，让姚保利收获了科研生涯中的另一个“意外”，成就了他们团队的第二个主攻方向，留下了卓越的研究足迹——光镊。 采用以光场梯度力和光子动量为基础的光学势阱，可对纳米至微米级的粒子进行操纵和捕获。这种神奇又有趣的技术，虽然1986年就已在美国科研界出现，但对于国内来说还属于新鲜课题。 回国之后，姚保利迅速行动起来，他将简单的氦氖激光器与显微镜相结合，通过观测细胞，惊喜地发现激光确实能够捕获和操纵这些微小的生命体。这一发现不仅让他感到意外，更带来了深深的欣喜和鼓舞。他意识到，光镊技术可以成为显微成像领域的另一个深挖方向——在看清微观世界的基础上，进一步对其进行精准操控。 经过二十多年的潜心研究，姚保利团队的光镊技术不断升级迭代，从最初的单束光镊发展到全息光镊，从只能夹取单个细胞到如今能够同时操控上百个细胞。光镊技术的发展前景广阔，为生物医学领域及交叉学科的融合研究带来了更多可能性。 
图3 姚保利团队研发的光镊设备（左为单光束光镊设备，右为全息光镊设备） 值得一提的是，2014年的诺贝尔化学学奖授予了超分辨显微成像技术，2018年的诺贝尔物理学奖授予了光镊技术，这无疑证明了姚保利团队从事超分辨成像和光镊研究方向的正确。他们研发的光镊产品和显微镜也备受国内外高校和科研机构的青睐，已与加拿大多伦多大学、德国康斯坦茨大学、中国科学院动物研究所、空军军医大学、西安交通大学附属医院等国内外从事生物医学研究的机构开展了广泛的科研合作。
得益于和姚老师的持续交流，让我们对其教学理念有了更为深刻的感悟。或许正是源于自身丰富的阅历，姚保利深信“走出去，引进来”的理念对科研至关重要，多元思维的碰撞才能迸发出新的火花。他时常鼓励团队青年骨干赴海外深造，多名成员已在德国、美国访学并取得显著科研进展，同时派遣博士研究生参与国际联合培养，拓宽视野，汲取新知。 在引进方面，姚保利课题组与维也纳大学的罗曼诺·路普教授自2003年起携手并进，开展了长达十五年的合作研究，双方建立了坚韧的学术纽带，曾两次受到中国科技部和奥地利OAD的双边科技合作项目支持，合作成果斐然，路普教授也因此荣获“三秦友谊奖”，并被授予“改革开放40周年最具影响力的外国专家”。 图4 姚保利团队与罗曼诺·路普在实验室开展研究工作 近年来，为响应国家“一带一路”战略，姚保利团队不断深化国际间合作，吸引了来自埃及、伊朗、巴基斯坦等国家多名慕名而来的青年学者访学交流，得到了国家重点研发计划“政府间国际科技创新合作”重点项目、中国科学院国际人才计划PIFI国际访问学者等项目的支持，取得了良好的合作成果。在国际影响力与日俱增的同时，也能够让更多新的科研灵感在西安这片土地上生根发芽。
看着研究成果受到追捧，有了用武之地，姚保利更加坚定了自己的科研信念。他表示，相较于成为企业家，他更愿意继续作为科研人的身份前行。毕竟，科学研究已经占据了他半生的时光，也是他所真正擅长的领域。 如今，姚保利带领的科研团队已经壮大到三十多人。作为优秀的博士生导师，姚保利七次获得中国科学院优秀导师奖，他将教书育人视为自己的首要职责，在三十多年的科研生涯中，他因材施教，培养出了多名优秀的人才。他常常感慨于年轻一代人才的辈出，长江后浪推前浪。正因为自己在科研道路上吃过不少苦头，他更希望能以自己的经验为后来者铺路，让他们在科研之路上少走弯路。在与学生们相处的过程中，姚保利偶尔能从他们身上看到曾经自己的身影。 图5 姚保利在实验室指导学生实验工作 受到国外教育模式的启发，姚保利并不是一位严厉的导师，他更注重培养学生的自主学习能力，并在必要时给予适当的引导和鞭策。他坚信，理论基础与动手实践同样重要，因此会根据学生不同的能力和性格，为他们分配合适的研究课题。在他的指导下，学生们多次在国内外比赛中荣获佳绩，并且多位学生获得中国科学院院长特别奖和优秀博士学位论文奖，这是研究生奖学金中含金量最高的奖项，也是对姚保利科研育人最大的慰藉。 图7 姚保利与学生在毕业典礼上的合影 
“按部就班”的求学之路
图1 姚保利在德国慕尼黑工业大学实验室
一次偶然，实现了一个突破
最好的，总在不经意间
多元合作，碰撞火花
教书育人是未来主责
图6 姚保利课题组成员合影
编后语：
在与姚保利老师长达一小时的电话连线里，我们仿佛穿越了时间的长廊，窥见了他那漫长而辉煌的科研生涯中璀璨的一角。他的每一项科研成果都如同星辰般耀眼，而他对于科研的忠诚与执着，更是让我们肃然起敬。他的故事，是对科研精神与坚持的最佳诠释。我们有理由相信，在姚老师的引领下，未来的光学显微成像领域将涌现出更多杰出的科研人才，他们将在国际舞台上大放异彩，开创一个又一个领先世界的科研新篇章。(转自：光电汇)
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