【人物專訪50】擁抱分析化學的不確定,新的問題就是新的可能性——專訪陽明交大應化系陳重佑助理教授

發表者 SPEC科學推展中心

15 觀看次數

採訪 / 許至雅 (科學推展中心執行編輯).撰稿 / 鄭懋奇 (科學推展中心特約編輯)

審訂 / 陳重佑 助理教授(國立陽明交通大學應用化學系)


  科學研究的目標是精準與正確,實驗失敗往往讓人氣餒。陽明交大應化系助理教授陳重佑卻有另一番見解;他表示,有些有趣的實驗成果來自「出錯」。近期他對奈米酵素活性的新發現,就是多虧「配錯藥」才意外開啟一扇門。在充滿不確定的分析化學領域中,擁抱失敗的能力格外重要;正是這顆願意和勇敢的心,讓他一路碰見新問題和新的可能性。


學會提問,駕馭答案
  陳重佑求學過程中有兩位重要的恩師,一位教他獨立,一位教他反思。碩士班時期,謝有容老師教會他如何獨立自主、從無到有的完成實驗。有問題不是問老師,而是先自行查找文獻,自己學習解決。這改變了陳重佑大學時期依賴既定實驗步驟的習慣,慢慢培養出獨立解決問題的能力和思維。
  博士班的指導教授廖尉斯老師則透過不斷提問,淬煉陳重佑的學術視野。廖老師常問他:「提出的想法新穎性是什麼?解決了什麼重要問題?又會帶來什麼實質效益?」這種直指核心的追問,培養出陳重佑反思每一項研究對領域發展的實質影響與意義,如今也成為他帶領學生的內在嚮導。
  他強調,現在最希望學生具備的是提問、判斷資訊和整合知識的能力。AI 省去了資料蒐集的時間,但研究者仍需要知道自己要問什麼,並判斷答案是否合理。有些學生請 AI 協助撰寫,卻不具有審視內容正確與否的能力。陳重佑提醒,使用任何資訊和內容的時候,都必須為自己的選擇負責,且最好能懂得把 AI 提供的資訊轉化為自己的思考。


曾想當老師,換個方式愛化學
  最初選讀化學,陳重佑其實就是想當老師;他從高中就立定志向,大學僅申請最擅長的化學系。高中化學老師在他心裡種下分析化學的種子,進大學後,又因學長姐多走分析化學領域,陳重佑便順理成章地進入謝有容老師的實驗室,對化學研究開始產生熱情。「做研究跟學科考試完全不一樣,可以用課本的知識解釋新發現的現象,比較有成就感也更有趣。」陳重佑說。
  完成博士論文後,為了尋求生活與工作的平衡,並了解學術研究如何與產業連結,陳重佑首先進入工研院服務。不過,這段經歷卻讓他發現,學術研究和業界期望有其根本上的差異。前者講求「追根究柢地探索問題本質」,後者在乎「研究成果如何創造經濟價值」;而他更熱衷於前者。陳重佑表示,自己的成就感與內在驅動力源自「從未知的現象中提出問題、設計方法並逐步尋找答案。」他決定重返學術界,投入科學本質的探究。


從材料到製程,開拓檢測新路
  過去,若要讓奈米材料具備生物辨識性,通常需額外添加抗體,易導致材料催化活性的損失。而陳重佑團隊反其道而行,透過胺基酸超分子自組裝技術,讓材料本身即具備高度選擇性——簡單來說,就是讓材料自己認得目標,不需要靠外加的抗體。團隊發現,當奈米酵素與尿液中的血清白蛋白反應時,白蛋白會限制催化中心的配位環境,導致酵素活性發生選擇性變化,並藉由催化功能放大訊號,提高生物醫學檢測的靈敏度。
  除了奈米酵素,團隊在熱微影製程上也有重要突破。傳統的紙基分析裝置雖然操作簡易,卻容易犧牲靈敏度。為了解決這個瓶頸,陳重佑實驗室團隊利用表面溫度的控制,成功驅動化學反應進行原位合成。例如,利用二氧化碳雷射,將高分子材料轉化為具導電功能的石墨烯;或是透過熱傳導銅模,快速合成出會發光的碳量子點。這項技術讓材料可直接在固態裝置上與分析物反應,未來將可廣泛應用於高精準度的定量分析與防偽標籤的製作。


失敗的實驗,研究的驚喜
  AI 時代,答案來得容易,嘗試提問與校正的人反倒珍稀。在分析化學的領域中,經歷失敗與修正是必經過程。陳重佑分享,剛開始做研究時,曾覺得實驗結果應該與文獻或課本描述一致,因此常感到挫折。不過,現在的他認為:「遇到不如預期的成果會感到興奮,因為那可能是一個新的問題,或者是新的研究方向。」
  他們前陣子才經歷一個美好的意外。實驗中配錯藥,讓他們偶然發現碳奈米酵素的活性對焦磷酸根離子有反應,因而得知奈米酵素的作用不只是催化氧化、還原反應而已,對於部分非氧化還原型的分子具有選擇性的作用。類似塞翁失馬的案例還發生在他指導研究生。學生實驗時屢次失敗、備感挫折,後來卻因為這些失敗累積的測試結果,反向凸顯該物質的高選擇性,他們才有了新的實驗方向。
  失敗之外,分析化學的實驗中也常出現數據落差。陳重佑強調,實驗數據不可能沒有誤差,重點也不是追求零誤差,而是理解誤差從何而來。「誤差是否會影響對數據結果的判斷?」他進一步說明,目前僅靠單一實驗數據去解釋現象的機會很少,通常至少會有兩三種以上的實驗相互支持;只要能掌握誤差範圍,且經不同實驗確認解釋一致的話,仍能建立可信的科學結論。


擁抱不確定,走向可能與理想
  比起糾結於數據是否完美,陳重佑更看重誠實面對誤差、努力理解並嘗試降低誤差率,以及將實驗重新設計、反覆驗證的能力。他勉勵學生:「不要因為一時的失敗就放棄。」把注意力放回問題本身,就有可能從中找到新的研究方向,也能讓自己面對挫折仍持續保有熱情,往目標前進。
  他對學生的勉勵,其實也是對當年自己的鼓勵。當我們問起陳重佑,想和當年決定投入分析化學的自己說些什麼?他緩慢但堅定地說:「不要太害怕研究過程中的不確定性,也不要因為一開始看不到成果就懷疑自己。」他相信,無論是做研究還是面對人生,只要在歷經失敗後還願意繼續努力,終有機會在不確定性中,走向屬於自己的美好結果。