随着生命科学的发展，人们希望在单分子水平上了解生物分子之间的相互作用以及生命的过程。传统的检测方法只能得到系综的平均结果，单个分子的信息隐含于总体平均值内。一个细胞里有成千上万个纳米机器人（生物分子）在协调一致地工作，有的负责吸收能量，有的负责排泄废物，有的负责细胞间的通讯联络等。而对其复杂的工作机理，人类目前所知的相当有限。要搞清它们的工作机理，必须能“看到”单个分子。然而，目前对于单分子探测大部分集中在材料和化学研究中，对于细胞上单分子的研究比较少。暨南大学生命科学技术学院博士生导师蔡继业教授就是其中之一。
　　从大学生到焊接工
　　上世纪60年代，能考上大学的农村学生可谓百里挑一，考上北京大学则更是凤毛麟角。1962年，上海市崇明县庙镇农家孩子蔡继业成了当地乡亲和父母的骄傲，考上了北京大学物理系，实现了鲤鱼跃龙门的梦想。年仅18岁的他怀揣着父母东拼西凑的40元路费踏上北上列车，68小时的颠簸之后，正式开始了异地求学的生活。
　　北大，各地骄子聚集的地方，基础相对薄弱的蔡继业起初的确感觉到了学习的吃力，来自南方的他甚至连听普通话都是半懂半猜。但是，即使面临贫困的生活、学业的压力，蔡继业仍然没有放弃，而是更加发奋图强，终于在二年级下学期赶上了同伴们。在北京大学的6年学习，让蔡继业从一个懵懂少年成长为一个学有所成的青年才俊。然而，正当他踌躇满志之时，生活的轨迹被突如其来的政治风波打乱了。在“文化大革命”那个特殊的年代，同时毕业的150多位北大物理系学子，几乎都加入了下乡、下厂、赴边疆的行列，蔡继业也在其中。
　　1968年，蔡继业先到军垦农场接受再教育，之后被分配到黑龙江省第四建筑安装工程公司。在这个被大家戏称为“黑老四”的地方，蔡继业种过菜，烧过砖，当过钢筋工和混凝土工。对于从小就干农活的蔡继业来说，这些体力活当然难不倒他，但是壮志未酬之憾却让他一直在思索着如何去突破困境。
　　突破，突破，这个念头一直在蔡继业的脑海中转悠，也一直在支撑着他不断学习和进步。逐渐地，他的技术优势在工作中得到了显现，他当上了电工。1972年，四公司接到了一项大任务，当时要建设大庆到秦皇岛的输油管，在大庆的首站，要建大量储油罐，包括当时国内最大的2个两万立方米的浮顶罐。公司缺少200个电焊气焊工，也没有焊接技术员。公司的领导找到了蔡继业，要他担任电焊技术员，负责培训200个电焊气焊工。蔡继业说：“我不是哈工大焊接专业毕业的，我是北大物理系毕业的，搞焊接不符合我的专业，难以完成这个任务”。在领导的反复要求之下，他以国家需要为己任，冒险担当了这项任务，在半年内边学习焊接技术边培训焊工，担当起建设任务。白天黑夜的努力工作，经常是同时开动50台电焊机彻夜焊接，照亮了一大片夜空，场面十分壮观。蔡继业在现场工地担任工长，同时自己也亲自焊接，出色地完成了任务。两年后升为车间主任，并开始了研发。在缺乏财力、物力的情况下，蔡继业设计制作了十吨龙门吊车，带领170多名工人和技术人员完成了大庆化肥厂60×120米落地拱工程。这是当时亚洲最大的落地拱钢结构工程。
　　从焊接工到激光技术最前沿
　　在“黑老四”10年，蔡继业由24岁变成了34岁，虽然在这样的地方消耗了生命中最为宝贵的十年，但是，这十年却没有磨灭掉他坚强向上的意志。在当时藐视知识的环境下，白天干完活晚上他还学习英文，他的工友们一边打扑克，一边不解地问他：“学英文有什么用，还能派你去做翻译？”工友的议论并没动摇蔡继业的求知信念，依旧刻苦学习。然而，正是这个举动为他后来抓住机遇干出成就打下了坚实的基础。
　　机会总是青睐有准备的人。1978年，文革结束两年后，因邓小平同志的改革开放政策，蔡继业有机会调进了中国科学院安徽光机所，开始做科研工作。1982年，他就迎来了人生的第一个“天时”。当时，安光所有一个公费留学美国的名额，须经过EPT考试挑选出国人选。尽管刚到安光所不久，未能获得培训的机会，但在出国考试中，他比经过英国教师培训4个月的40多名候选人考得还好，一举获得了赴美国哥伦比亚大学化学系公费留学两年的机会。
　　哥伦比亚辐射实验室（ColumbiaRadiationLaboratory），一个先后出过7位诺贝尔奖获得者的地方，一个发明激光的地方，蔡继业在这里开始追逐新的梦想，而他的事业也从这里开始起步。在哥伦比亚大学的两年，蔡继业师从实验室主任乔治·弗林，用二极管激光探测法研究CO2分子内振动能量转移。蔡继业与同事一起努力，用快速H原子碰撞CO2分子，取得了巨大成功，在世界上首次得到了三原子分子的振动、转动分辨的动力学光谱。
　　1992年，蔡继业作为高级访问学者来到美国斯坦福大学化学系，参与了曾被美国著名报纸《基督教科学箴言报》称为物化领域“有史以来最复杂的实验”——碰撞参量对化学反应影响的实验。这个实验是用交叉分子束加上两个激光器来选择激发和探测不同平动速度和不同碰撞参量碰撞后，Ba和HI的态-态反应。在曾任美国科学委员会主席的实验室负责人理查德·泽尔教授的带领下，蔡继业与实验组专家们一起努力工作到1994年。蔡继业回忆说，“每进行一项实验都要连续工作36个小时，还要保持清醒的头脑做正确的测量，这对人的神经是一个不小的挑战。”蔡继业和实验组就是在这样的挑战中取得了成功，出色地完成了这个物化领域“有史以来最复杂的实验”。
　　从激光技术到纳米领域
　　在美国留学期间，蔡继业感受最深的就是美国一流大学的“原创精神”和“争创世界第一”的科研精神。他把这种精神也带回了中国。蔡继业将激光技术结合纳米技术，用近场光学显微镜和原子力显微镜做细胞超微结构和细胞表面原位单个分子探测，克服了共聚焦显微镜、荧光显微镜分辨率低的缺点。用量子点标记解决了荧光漂白和寿命短的问题，首次实现了用量子点标记的细胞表面特异性分子的原位单分子探测。
　　蔡继业来自一个贫穷的农民家庭，父母都是文盲，因此他深知文化知识的重要性，蔡继业和他的子女，一家两代5人都是北大学子，与北大颇有缘分。两个儿子大学毕业后，都在美国名牌大学获得博士学位。他的一套教育后代的方法，也用在教育研究生上。他所招收的研究生一大半来自农村和小城市，这些学生学习条件比较差，理论基础薄弱，经济上比较困难。还有些是硕士阶段没有发表论文差点未通过答辩的学生，或干不下去面临退学的学生。这些学生投奔到他门下寻求帮助，他接受了这些学生。他说：“作为研究生导师，主要任务就是把这些穷困学生培养成为专家、高技术人才、企业家，成为国家有用的创新人才。”“研究生就是要创新，去发明创造。”
　　在他的精心培育下，研究生中有多名获得中国科学院大珩奖、刘永令奖、中国科学技术大学优秀研究生奖、南粤优秀研究生奖等。培养的10多名研究生活跃在美国、加拿大、欧共体和日本的科研第一线，多半学成回国，成为高技术人才，有8人成为教授，博士生导师，还有的成为公务员，活跃在祖国各地。有2个在其他导师门下攻读硕士学位期间没有发表论文的学生，在成为蔡继业的博士生后，一个发表了5篇SCI论文（获评中国科学院大珩奖）；另一个发表了2篇SCI论文。他们作出了具有创新性的成果，都将创造出很好的前程。
　　在本科教学中，他认为中国的小学、中学课本是全世界最难的课本，而大学的教科书，除了一些重点大学外（如北大、清华等），好多大学本科的教科书太浅，跟世界水平有相当大的差距。蔡继业负责的物理化学必修课，采用的是美国麻省理工学院的教材，做作业及考试内容都用英文，要学生掌握中文英文两套专业名词术语。开始时，有些领导和老师担心物理化学本来是化学专业中难度最大的课程，再采用英文教材，学生能否接受得了。经过10多年的教学实践，该课程已成为暨大精品课程，学生对他讲课的评分10多年来平均超过90分。学生不仅学了专业知识，也提高了专业英语水平，对英文专业文献的阅读水平大幅度提高，本科生也发表了多篇关于物理化学双语教学的学术论文。此外，蔡继业负责指导的本科生毕业论文有多篇被评为校级优秀论文，也指导了本科生挑战杯项目和创新项目，发表了多篇论文，申报了发明专利。
　　人总是从平坦中获得的教益少，从磨难中获得教益多。在多种角色的转换中，蔡继业的才华横溢与目光远大得到了同行的敬重，也成就了他的科研人生。
　　专家简介：
　　蔡继业，现任暨南大学教授、澳门科技大学特聘教授，“科学中国人2012年度人物”。主要研究方向包括：纳米科学技术及其应用。例如应用原子力显微镜、近场光学显微镜和共聚焦显微镜等高分辨仪器，进行单分子探测，单个分子之间的相互作用力研究，单个细胞的超微结构研究，量子点标记的细胞表面单分子探测，免疫分子的结构与自组装，用特异性分子或原子团修饰的原子力显微镜针尖的“针尖化学”研究等。
　　1968年毕业于北京大学物理系；1983～1985年到美国哥伦比亚大学化学系进修；1987年在G.W.Flynn教授和刘颂豪教授的联合指导下，在中国科学院安徽光机所获得博士学位；1992～1994年为美国斯坦福大学化学系高级访问学者。1979～1997年在中国科学院安光所进行激光化学的研究工作，期间在美国哥伦比亚大学辐射实验室发展高分辨、高速、高灵敏度的二极管激光探测法上卓有成绩，并用这种方法在世界上首次得到了三原子分子的振动、转动分辨的结果。在美国斯坦福大学化学系ZareLab参加被称为“物化领域有史以来最复杂的实验”——碰撞参量对化学反应影响的研究工作。同时，他与同事已在国际、国内的刊物和学术会议上发表了100多篇SCI论文，6项专利和2本专著，并应邀在国内外10余所大学如美国纽约大学，香港大学，加拿大UWO大学，北京大学，复旦大学，中国科学技术大学等作学术报告。