科學發表的最後一哩路——期刊發表與同儕評審紀實:紀念《Nanotechnology》總編輯與量子點發明及命名人Mark A. Reed教授

  • 科學家隨筆
  • 撰文者:林志忠(國立陽明交通大學電子物理系教授)
  • 發文日期:2022-05-12
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美國耶魯大學工程及應用科學學院Mark A. Reed教授去世了(ref.1)。雖然未曾謀面,但我會經久記得Reed教授的名字,是由於十多年前(2005年前後幾年)奈米科技研究正熱門時,我們曾經系統性地測量過一系列半導體奈米線的電學性質,並選定投稿《Nanotechnology》期刊。那時,Reed教授擔任編輯人之一(尚不是總編輯),負責審理涵蓋奈米尺度材料及元件的物理性質和材料性質範圍的稿件,他主張該期刊要「刊登深入、完整而難以用短篇通訊形式呈現的論文」(in-depth, comprehensive articles not seen in other letter format journals),很符合我們實驗室的口味。在那段奈米期刊百花齊放,新刊接連迸出,令人眼花繚亂的年代,創刊於1990年的《Nanotechnology》隱約給人一種腳踏實地,穩紮營壘,值得信賴的感覺。此外,大約在同一時期,或許由於投稿量暴增,《Physical Review B》雖未明言,但似乎有意排斥接受奈米研究相關論文。因此,我們就連續在《Nanotechnology》發表了幾篇長文,討論金屬和半導體奈米線的「本徵」(intrinsic)電性傳輸(輸運)過程。實驗上,我們一律採用電子束微顯影製程(偶而使用聚焦離子束蝕刻方法),在仔細挑選出的單根奈米線上製作四點電極(4-probe method),進行室溫到液氦溫度的測量,因此一則可以排除來自接點電阻(contact resistance)的嚴重干擾,測得奈米線本身的電阻特性,二則可以藉由電阻對溫度和磁場的變化,進一步分析樣品中的導電過程和微觀機制,故稱本徵特性。

那幾年,我們曾經有幾篇論文在《Nanotechnology》刊登後,被Reed教授陸續選為「〔這是〕一篇值得特別關注的文章」("an article of particular interest")」,這項標注對我們不以發表論文篇數取勝的實驗室,是一種肯定。但是,令我留下最深刻印象的一件事,是他處理我們的一篇討論氧化鋅(ZnO)奈米線文稿的過程。

幾十年來(早在奈米科技熱潮興起之前),文獻中關於氧化鋅自摻雜(natively doped)及電學性質的研究報告汗牛充棟,但不同的作者往往各說各話,他們的實驗/理論數據、解釋和論點既多矛盾又常互相抵觸。因此我們設計和進行了一系列低溫實驗,並跳過《Physical Review B》期刊,而將結果直接投稿到《Nanotechnology》(ref.2)。——可以很肯定地說,從1970年創刊起(ref.3),《Physical Review B》始終是凝態物理學家的最愛(之一)及最忠實伙伴,雖然這十多年來,它被動或被迫處於百家爭鳴的多如過江之鯽的各種爭奇鬥艷的新興(商業)期刊隊伍中,或許有些落寞。

投稿之後,根據期刊網頁的審稿記錄,該篇文稿前後共曾探詢了十二位可能評審學者的意願,才終於敲定和取得三份審查報告。(第一位至第五位,和第八位至第十一位被徵詢者,都回應無法審查,見圖一。)雖然徵詢過程顯得曠日廢時,看似勞而無功,但是做為一位負責任、對自己經營的期刊抱有敬意的編輯,Reed教授並沒有輕易放棄。他處理這篇稿件的極度耐心與對我們的論文的高度信心,以及堅持(責任心及對作者心血的體恤)和專業判斷與把持(學術能力及眼光),真是令人感激又感動!——我們想像,在探詢過幾位可能評審的意願而無所進展之後,Reed教授或許又仔細閱讀了一次稿件,並決心聽取專家學者的意見。就我個人的投稿經驗而言,他足以做為學術期刊編輯的楷模。反觀當前全球學術論文數量急遽膨脹,我們每個人都有過多次稿件被拒絕送審的經驗,所以如非Reed教授,其他期刊的編輯很可能在一試再試之後,就退稿不送審了。這些原因與無形的正向感受,正是區分為何在長年的教研職涯中,許多往來過的各類期刊的編輯,對我們/作者而言,大都就只是一個名字(甚至不記得他們的名字),而Reed教授卻是一個有血性的人物,是一個我們想多瞭解其研究領域和學經歷的同儕。

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圖1  《Nanotechnology》期刊網頁審稿過程及日期

三份審查報告(應)都寫得很客氣,但記得Reed教授只給我看了其中兩份,並僅要求作一點小修改。其中一份審查報告寫道: "I was impressed from the described experiments and the clarity of the model. ...... This paper represents really a complete study of ZnO wires."——評審顯然同意這是一篇很全面性的研究與清晰物理圖像討論。在該篇論文,我們根據文獻提出一個基於摻雜半導體雜質能帶(impurity band)的模型,解釋了寬廣溫度範圍(0.3–300 K)的實驗數據,並將論文標題訂為“Electrical conduction mechanisms in natively doped ZnO nanowires”,即強調這是一項探討微觀機制的工作(ref.4)。(氧化鋅材料在生長過程中的「自摻雜」現象,幾乎無可避免。無論是生長塊材、薄膜或奈米結構,樣品中都內含著許多驅除不盡的、尚待釐清的各類雜質。自摻雜是指非經人工調控的摻雜,雜質的種類和數量,在實驗和理論兩方面都仍處於半渾沌未明的狀態。)

又值得一提的是,當代顯學(半導體)「量子點(“quantum dot”)」一詞,即出自Mark Reed教授剛博士畢業後,他任職於美國德州儀器公司(Texas Instruments)期間的、初出茅廬的開創性發現與一針見血的命名(ref.5)

關於期刊論文審查的一點個人印象

在我個人——一個凝聚態物理學家——三十多年的國際期刊論文投稿經驗中,覺得評審意見最為專業、整齊的,無疑是《Physical Review B》。而2010年前後幾年,在投稿《Nanotechnology》的經驗裡,也有類似的記憶和感覺,覺得它的評審意見的專業程度與《Physical Review B》相當,難分軒輊。甚至有時候,《Physical Review B》的評審意見,可能比《Physical Review Letters》的審查意見對作者更有助益,因為前者的評審心理或許較為平和,就事論事——針對科學內容的對錯斟酌討論,——而後者則難免牽涉到對何謂「新穎性科技/概念」、「關鍵性進展」、「重大性突破」,或「值得跨領域研究者都關注」等(非具體科學)問題的主觀心理判斷(ref.6)

1990年代前蘇聯解體之後,許多優秀的科學家流散到歐洲或美國,並且憑實力找到教職,進入了歐美的教研體系。記得那段時期有許多來自《Physical Review B》的審查意見的英文表述有欠道地,也可能有明顯文法錯誤的地方,但是他們提出的問題/建議,都是高度專業性的問題/建議,只要作者回答了,論文通常也就被接受了,而且內容的質量因此獲得改善。——那是一個值得懷念和尊敬的年代,不同母語的評審和作者的良性正向互動,一起提升了期刊論文的專業品質以及科學研究課題的進展。

早年,大學是一座「象牙塔」,有它的生命及運作(呼吸)方式。進入廿一世紀以來,強調打破校園藩籬,與社會緊密互動,大學的運作方式和使命,也隨之產生了巨變。或許可以說,「使命」已經轉變成為「任務」,即應對和滿足社會與政府的種種要求及考評。在此全球績效至上的KPI(Key Performance Indicators,關鍵績效指標)潮流中,各種商業模式期刊的應運而生,並趁機壯大,乘虛而入——商人的嗅覺是最敏銳的——也就不足為奇了。如今,作者和評審可能無人是贏家,但帳面上許多研究者(包括研究生和博士後研究員)的著作目錄都增長了,這是後話。

致謝:感謝中原大學楊仲準教授、輔仁大學吳至原副教授,及天津大學李志青教授在本文發表前的仔細閱讀與提供修改建議。

參考文獻:

  1. Calvet L E, Chen J, Lee T, Seabaugh A. Nature Nanotechnology 2022, 17:336(訃聞)

  2. 一個小故事:大三四的修課經驗(「固態物理導論」一年,及「半導體物理及元件」一學期),使當時的我天真地以為只要有導帶、價帶,再加上統計力學的概念,半導體物理的現象就都一清二楚了。因此,進入普渡大學物理系研究所就讀博士班時,我選擇遠遠地避開了所有的半導體實驗室。時光荏苒,直到約30年之後,為了探究氧化鋅奈米線的「神奇/神秘」導電機制,我的書架上才擺上了第一本半導體教科書,同時更開始詳讀期刊文獻,並發表了我一生的首篇(即這篇《Nanotechnology》)半導體論文。因閱讀半導體文獻而學到的一些知識和故事,也寫進了〈普渡瑣記——從2010年諾貝爾化學獎談起〉(《物理》2010年39卷11期)、〈追蹤電子相位相干性——想起一篇綜述文章〉(《物理》2016年45卷5期),及註【4】中提及的科普文章裡。在那段奈米科技當道時期,氧化鋅奈米線的導電行為曾被視為是神奇、神秘的,以致有篇期刊論文的標題就是“On the difficulties in characterizing ZnO nanowires,” E. Schlenker et al., Nanotechnology 19, 365707 (2008).

  3. 由美國物理學會出版的《Physical Review》期刊創刊於1893年,1970年依研究領域分拆成《Physical Review A, B, C, D》四種期刊。

  4. Chiu S P, Lin Y H, Lin J J. Nanotechnology, 2009, 20: 015203;元件製作、實驗測量和數據分析由當時的博士生邱劭斌及林永翰合力完成,奈米線樣品來自台灣清華大學陳福榮和開執中教授團隊。另外,摻雜半導體的導電行為,可參考林志忠〈變程躍遷導電復仇記〉(《物理》2021年50卷8期553頁),及〈對壘半世紀:顆粒躍遷導電 vs 變程躍遷導電〉(《物理》2021年50卷9期634頁)。

  5. Reed M A, Randall J N, Aggarwal R J, Matyi R J, Moore T M, Wetsel A E. Physical Review Letters 1988 60: 535

  6. 投稿、審稿,和接受或拒絕一篇文章,牽涉到作者、評審和編輯等多層次的人類思維及活動,因此難以有個「正確的」分數。根據柯睿唯安(Clarivate Analytics)的文獻引用報告(Journal Citation Reports),這三種期刊在2020年的影響指數(Impact Factor, 簡稱IF)分別為《Physical Review B》(IF = 4.036)、《Physical Review Letter》(IF = 9.161),及《Nanotechnology》(IF = 3.874)。IF值係指該期刊在統計當年的前兩年發表的論文中,總被引用次數除以總論文數。一般而言,IF值越高,代表發表在該期刊的學術文章可能受到越多重視,但並不能代表或直接反映「單一文章」的品質高低或是正確性。因為文章研究的領域是否熱門、相關研究學者的數目、期刊編輯群的審稿態度、收錄文章的數目,甚至出版社的有無刻意操作等,均會影響該期刊的IF值。大致上,IF值越高的期刊對研究課題或結論的新穎性與突破性的要求越高;IF值相近的期刊,通常投稿難度大約類似。然而,既是人類社會的一種活動過程,實務上就難免(一再)發生發表在低IF值期刊的文章很有學術價值,發表在高IF值期刊的文章卻沒人引用、甚至造假的狀況。因此才說,《Nanotechnology》跟《Physical Review B》的評審意見難分軒輊,及《Physical Review B》的評審意見有時候對作者更有助益。——我個人深深認為,將IF值煞有介事地計算到小數點以下第三位,正是學術界(身不由己或樂於)被出版社「綁架」的具體反映。