你可曾被审稿人批评:文章有数据没思想
不少同学在使用计算模拟工具时,容易出现数据堆砌而缺乏物理化学概念分析,大部分是没有数据与思想融合分析的习惯,可能是因为缺乏物理化学方面的根基,也有一些同学是长期缺乏这方面的训练。理论素养的提高增强缺乏一朝一夕,宜早做规划,我今天重点强调这种训练的重要性,因为即便最简单的化学概念,例如电荷,你也可能因为轻视而长期停留在中学分析水平上。
老司机用三句话来分享,高度概括:
1 电荷的本质是电子分布
用个俗套的比喻:杯中半杯水,乐观者说还有半杯水,悲观者说水只有半杯。此处半杯水是客观存在,好比电子分布,因观察者不同,需求不同,可能衍生出不同的解读,即电荷。很典型的案例就是LiF分子,你可能会说,就算天王老子来了,Li也是+1价。但如果要问你一个为甚么,请问如何作答?你大可以用Li外层只有一个价电子,又是碱金属等作为理由。那我再问你:当你研究的问题是Li+吸附到F-上,电子如何传递?你肯定发现,你检查的+1价说法会受到考验 – 因为按照价电子理论,Li+不可能再失去电子,而且你可能也想到了F-的孤对电子会朝Li+空轨道偏移甚至部分填入。这就足够了:只要F-朝Li+有电子传递,哪怕一丁点,Li就不再是+1价了。这种转移通过计算的差分电荷图,能看的很清楚(如下图,需要实际操作案例文档,加微jisuanlaosiji获取)。体系还是那个体系,就换了一个场景,似乎长期坚信的概念崩塌了。不必害怕,这里仅仅是换了一个视角而已,就好比乐观者不能指责悲观者说“只有半杯水”错误一样,反之亦然。

2 工具为我所用,也必有不足
当我们需要砸开大石头,需要大锤,但是当你要挑出手掌上的木刺,需要一根绣花针。此时,并非大锤不够份量,或不如绣花针坚硬,仅仅是作为工具,各有局限而已。同是一个客观的电子分布,你需要分析电子转移的定量数据时,那么归属到特定原子上就很方便,而当我们要看氧的孤对电子分布,则采用差分可视化图更直观,而当我需要分析穿越费米能级的部分占据态,我选择对特定能带投影作图(如下图,计算老司机电子分布和电荷分析课有讲解操作过程)。聪明的研究者,懂得工具的优劣势,从而灵活选择。这种为我所用的底气,源自我们对工具和问题的双重理解。那种拎着大锤找钉子或者秉持一招鲜、吃遍天科研思路,可能会日渐僵化、甚至滋生武断的思维习惯。

3 数据不会说话,靠近思想才能强大
当我们把成百上千的汉字堆在一起,奇文妙句不会凭空而来,当我们把思想注入其中,就会变化出万般绚丽的诗篇。数据也是如此,它客观安静,但尚不足以自发地展示物理和化学思想,好比一百多年前普朗克面对量子化的能量结果,最先想到的是“这是数学处理的结果”,而非“世界本就是量子的”。数据的深度分析,需要精准把握科学问题,建立逻辑链条并选好分析的抓手,然后来审视、分析数据,这和堆砌数据绝然不是一个层次。下面这篇最新的JACS,形象展示了如何凝练科学问题和精准选择切入点,高效论述催化思想。用案例体会这种数据与思想的融合,在读文献、做科研的实践中反复训练,对大部分研究生分析问题和独立科研都非常有帮助。这不是天份,是有意识训练就能获得的能力。

如果这种分析您觉得有用,欢迎关注老司机,也欢迎新老同学加入老司机课堂一起学习。电子分布与电荷分析小班课,就在4月25号,感兴趣加微jisuanlaosiji,了解更多。