楊學明在普林斯頓大學做研究時，一年多就可以發十多篇文章。而在加州大學勞倫斯伯克利國家實驗室進行研究的這兩年半，他只研制出了一套復雜的分子束儀器，發出去的文章更是寥寥無幾。雖然新的研究方向進展不大，卻讓楊學明萌生了巨大的科研興趣：“我特別喜歡做儀器做設計，那個時候用電腦做設計是比較新興的，我覺得這個方向特別有意思。畫出設計圖紙，然后做成自己想要的科學儀器，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中的應用是楊學明在加州大學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科學研究提供連續譜、高強度、高準直性光束的優質光源，為研究物質的微觀動態結構和各種瞬態的過程提供前所未有的手段和機會，是物理學、化學、材料科學、生命科學、醫學等領域又不可替代的工具。在研究的過程中，楊學明最常使用的是極紫外波段的光束，但他發現當時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已經快速發展起來了。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，回國后的楊學明展開了與中國科學院上海應用物理研究所的合作，共同完成了由他主持設計的我國第一臺大型自由電子激光科學研究裝置，這也是世界上唯一運行在極紫外波段的自由電子激光裝置。

“新的儀器的發展是科學研究發展最為重要的基礎，如果沒有新的科學儀器的研制，物理化學領域的發展將會受到很大的限制。”楊學明院士說道。楊學明在科學儀器的設計、研制和發展方面取得了卓越的成就，在國際上處于領先水平。他借助這些先進科學儀器，在化學反應動力學領域取得了一系列重要的研究成果，尤其在化學反應共振態和幾何相位效應等方面的研究引起了國際學術界的高度關注和贊譽。楊學明的貢獻不僅在于他設計和研制出具有國際水平的科學儀器，更重要的是他以自己的切實行動去做青年科研工作者的引領，鼓勵年輕人在科學上要有“反叛”精神，在研究中要勇于創造“不一樣”的事物：“年輕人和學者要勇于發展自己的技術和先進儀器，特別是做實驗科學，不要限于從一個儀器上拿到數據就夠了，而是要真正從根本上發展自己最先進的儀器和方法。也只有這樣，我們才能真正在國際上真正成為一個科技強國。”

（楊學明在交叉分子束儀器旁邊）

挖掘量子世界的化學奇跡：

榮獲“未來科學大獎”

2022年，楊學明因研發新一代高分辨率和高靈敏度量子態分辨的交叉分子束科學儀器，并揭示了化學反應中的量子共振現象和幾何相位效應而榮獲 “未來科學大獎”的物質科學獎。

自從 Eyring和Polanyi 在 20 世紀 30 年代提出化學反應過渡態理論以來，化學動力學研究取得了多個里程碑式的進展，并多次獲得諾貝爾化學獎。楊學明開發了新一代高分辨率和高靈敏度的交叉分子束科學儀器，在基元化學反應動力學研究領域，尤其是化學反應共振態、化學反應中的幾何相位效應以及量子干涉現象等方面的研究取得了重大突破。他發展了量子態分辨的后向散射譜學技術，通過高分辨的散射實驗與精確理論研究相結合，揭示了多類化學反應共振現象，大力推動了在量子水平上化學反應過渡態的研究。此外，他還發展了高分辨的交叉分子束反應成像技術，首次在實驗上發現了化學反應中的幾何相位效應以及自旋-軌道共振分波之間的量子干涉現象。

楊學明的科學研究和他研發的新一代分子束科學儀器為化學動力學領域進一步理解化學反應的量子特性提供了強有力的工具，他的新發現將化學動力學領域拓展到了前所未有的深度和廣度。在接受媒體采訪時，楊學明指出，這些工作的意義遠超出某一個具體反應的范疇，而是具有普遍的基礎意義。化學動力學作為基礎學科，對于基本化學過程的理解具有重要影響。同時，這些研究成果也有助于推動應用領域的發展，如大氣化學、燃燒化學和星際化學等。

未來科學大獎設立于2016年，是由科學家、企業家群體共同發起。未來科學大獎關注原創性的基礎科學研究，獎勵在中國內地（大陸）、香港、澳門、臺灣取得杰出科學成果的科學家（不限國籍）。對于自己獲得的這項榮譽，楊學明表示：“未來科學大獎能夠把中國科學家得到國際認可的工作在社會上廣泛傳播，鼓勵高水平的科學研究，這對我國基礎科學的發展特別重要。”