楊學(xué)明在普林斯頓大學(xué)做研究時(shí)，一年多就可以發(fā)十多篇文章。而在加州大學(xué)勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行研究的這兩年半，他只研制出了一套復(fù)雜的分子束儀器，發(fā)出去的文章更是寥寥無幾。雖然新的研究方向進(jìn)展不大，卻讓楊學(xué)明萌生了巨大的科研興趣：“我特別喜歡做儀器做設(shè)計(jì)，那個(gè)時(shí)候用電腦做設(shè)計(jì)是比較新興的，我覺得這個(gè)方向特別有意思。畫出設(shè)計(jì)圖紙，然后做成自己想要的科學(xué)儀器，很有成就感。所以我就義無反顧地做了這件事。”
同步輻射光源在化學(xué)中的應(yīng)用是楊學(xué)明在加州大學(xué)伯克利分校最重要的研究方向之一。同步輻射是一種能為各相關(guān)科學(xué)研究提供連續(xù)譜、高強(qiáng)度、高準(zhǔn)直性光束的優(yōu)質(zhì)光源，為研究物質(zhì)的微觀動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)和各種瞬態(tài)的過程提供前所未有的手段和機(jī)會，是物理學(xué)、化學(xué)、材料科學(xué)、生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域又不可替代的工具。在研究的過程中，楊學(xué)明最常使用的是極紫外波段的光束，但他發(fā)現(xiàn)當(dāng)時(shí)同步輻射在極紫外波段的亮度不夠高，而更高亮度的自由電子激光技術(shù)已經(jīng)快速發(fā)展起來了。于是，他夢想著，如果未來能夠研制出一臺工作在極紫外波段的自由電子激光裝置，那就太好了，這樣的光亮度才能滿足更多的科研要求。帶著這樣的夢想，回國后的楊學(xué)明展開了與中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所的合作，共同完成了由他主持設(shè)計(jì)的我國第一臺大型自由電子激光科學(xué)研究裝置，這也是世界上唯一運(yùn)行在極紫外波段的自由電子激光裝置。
“新的儀器的發(fā)展是科學(xué)研究發(fā)展最為重要的基礎(chǔ)，如果沒有新的科學(xué)儀器的研制，物理化學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展將會受到很大的限制?！睏顚W(xué)明院士說道。楊學(xué)明在科學(xué)儀器的設(shè)計(jì)、研制和發(fā)展方面取得了卓越的成就，在國際上處于領(lǐng)先水平。他借助這些先進(jìn)科學(xué)儀器，在化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域取得了一系列重要的研究成果，尤其在化學(xué)反應(yīng)共振態(tài)和幾何相位效應(yīng)等方面的研究引起了國際學(xué)術(shù)界的高度關(guān)注和贊譽(yù)。楊學(xué)明的貢獻(xiàn)不僅在于他設(shè)計(jì)和研制出具有國際水平的科學(xué)儀器，更重要的是他以自己的切實(shí)行動(dòng)去做青年科研工作者的引領(lǐng)，鼓勵(lì)年輕人在科學(xué)上要有“反叛”精神，在研究中要勇于創(chuàng)造“不一樣”的事物：“年輕人和學(xué)者要勇于發(fā)展自己的技術(shù)和先進(jìn)儀器，特別是做實(shí)驗(yàn)科學(xué)，不要限于從一個(gè)儀器上拿到數(shù)據(jù)就夠了，而是要真正從根本上發(fā)展自己最先進(jìn)的儀器和方法。也只有這樣，我們才能真正在國際上真正成為一個(gè)科技強(qiáng)國?！?
（楊學(xué)明在交叉分子束儀器旁邊）
挖掘量子世界的化學(xué)奇跡：
榮獲“未來科學(xué)大獎(jiǎng)”
2022年，楊學(xué)明因研發(fā)新一代高分辨率和高靈敏度量子態(tài)分辨的交叉分子束科學(xué)儀器，并揭示了化學(xué)反應(yīng)中的量子共振現(xiàn)象和幾何相位效應(yīng)而榮獲 “未來科學(xué)大獎(jiǎng)”的物質(zhì)科學(xué)獎(jiǎng)。
自從 Eyring和Polanyi 在 20 世紀(jì) 30 年代提出化學(xué)反應(yīng)過渡態(tài)理論以來，化學(xué)動(dòng)力學(xué)研究取得了多個(gè)里程碑式的進(jìn)展，并多次獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。楊學(xué)明開發(fā)了新一代高分辨率和高靈敏度的交叉分子束科學(xué)儀器，在基元化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究領(lǐng)域，尤其是化學(xué)反應(yīng)共振態(tài)、化學(xué)反應(yīng)中的幾何相位效應(yīng)以及量子干涉現(xiàn)象等方面的研究取得了重大突破。他發(fā)展了量子態(tài)分辨的后向散射譜學(xué)技術(shù)，通過高分辨的散射實(shí)驗(yàn)與精確理論研究相結(jié)合，揭示了多類化學(xué)反應(yīng)共振現(xiàn)象，大力推動(dòng)了在量子水平上化學(xué)反應(yīng)過渡態(tài)的研究。此外，他還發(fā)展了高分辨的交叉分子束反應(yīng)成像技術(shù)，首次在實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)了化學(xué)反應(yīng)中的幾何相位效應(yīng)以及自旋-軌道共振分波之間的量子干涉現(xiàn)象。
楊學(xué)明的科學(xué)研究和他研發(fā)的新一代分子束科學(xué)儀器為化學(xué)動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域進(jìn)一步理解化學(xué)反應(yīng)的量子特性提供了強(qiáng)有力的工具，他的新發(fā)現(xiàn)將化學(xué)動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域拓展到了前所未有的深度和廣度。在接受媒體采訪時(shí)，楊學(xué)明指出，這些工作的意義遠(yuǎn)超出某一個(gè)具體反應(yīng)的范疇，而是具有普遍的基礎(chǔ)意義?；瘜W(xué)動(dòng)力學(xué)作為基礎(chǔ)學(xué)科，對于基本化學(xué)過程的理解具有重要影響。同時(shí)，這些研究成果也有助于推動(dòng)應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展，如大氣化學(xué)、燃燒化學(xué)和星際化學(xué)等。
未來科學(xué)大獎(jiǎng)設(shè)立于2016年，是由科學(xué)家、企業(yè)家群體共同發(fā)起。未來科學(xué)大獎(jiǎng)關(guān)注原創(chuàng)性的基礎(chǔ)科學(xué)研究，獎(jiǎng)勵(lì)在中國內(nèi)地（大陸）、香港、澳門、臺灣取得杰出科學(xué)成果的科學(xué)家（不限國籍）。對于自己獲得的這項(xiàng)榮譽(yù)，楊學(xué)明表示：“未來科學(xué)大獎(jiǎng)能夠把中國科學(xué)家得到國際認(rèn)可的工作在社會上廣泛傳播，鼓勵(lì)高水平的科學(xué)研究，這對我國基礎(chǔ)科學(xué)的發(fā)展特別重要?！?
