回顧自己多年的科研路，江雪覺得正反饋起了很大的推動作用。一步一步摸索走向科研，就像是徒手推動靜止的輪子，一開始需要花費很大的力氣，而一旦輪子開始轉動，只要用比較小的力，就能讓它越轉越快。
音樂廳中回蕩的美妙樂聲、孕檢B超圖顯示的小生命、深海探測與通信……人類的生產生活中，處處存在利用聲波的案例。
超聲波承載的信息與能量是聲學在醫學的應用中“一個最好的突破點”。由于B超影像分辨率較低，一些疾病的早期癥狀在影像中表現并不顯著。倘若從物理學角度，利用聲學人工結構等技術提高超聲成像精度，就能為盡早發現異常增添一份可能。
針對醫學應用中的需求，復旦大學信息科學與工程學院副教授江雪用聲學人工結構對聲波進行精準調控，實現了三維空間任意位置的精準聚焦。她作為第一作者提出了三維亞波長分辨率超聲成像，實現了亞波長（0.58波長）分辨率，達到了納米量級。
作為聲學領域的研究者，江雪以聲為器，從物理學角度持續提出創新方案。
▲江雪在實驗室開展工作/圖源：江雪
讓一只螞蟻絆倒大象
聲波被廣泛應用在醫學成像領域，以超聲成像為例，因其安全無輻射、靈活度高、性價比高等特點，在常規體檢中被廣泛用于腹部臟器的檢查。然而，現有的絕大部分醫學器件都是以自然材料為基石設計的，受材料物理屬性的限制，超聲波在衍射成像過程中存在一個難以突破的衍射極限，影響了成像的精度，分辨率低成為無法忽略的硬傷。
成像清晰度在很多疾病的診斷中都起著關鍵作用。一些不太明顯的疾病表征，如瘤體直徑小于1厘米的微小肝癌，若僅采用B超檢查，很可能無法被檢測出來。B超漏診之后，普通體檢中的其他步驟很難將患者篩查出來，對小腫瘤更敏感的CT檢查便極易被略過。
因此，在醫學成像領域，追求更高的空間分辨率一直是醫學超聲的研究重點。在實現高分辨率成像方面，聲學人工結構是從物理聲學領域跨界而來的“破局者”，它能夠突破自然材料的限制，幫助獲取超聲波在傳播過程中衰減的信息。
“這種物理屬性的突破不是從原子或分子尺度上構造材料。”江雪解釋，“而是通過結構上的特殊設計，更精準地控制聲波。”
利用聲學人工結構，江雪及合作者實現了三維亞波長分辨率超聲成像。他們在傳統超聲超構透鏡的基礎上人工構造了一種超聲透鏡，使其具有寬頻、精準、體積小、結構簡單等特點，從而達到了三維空間任意位置的精準聚焦。
在對聲波的控制與引導中，相比由自然材料構成的聲學器件，聲學人工結構體積更小，性能更好，“就像一只螞蟻將大象絆倒”。在保證對聲波調控效果相同的前提下，利用聲學人工結構研發器件后，原本數十米的龐大自然材料器件就能夠被縮減到幾厘米甚至更小。體積上的縮小，極大提高了儀器在實際應用場景中的靈活度。
“這項開創性的工作為超聲超材料在醫學上的應用樹立了一個重要的里程碑。”南京大學聲學研究所教授程建春在同期評論文章中評價。
江雪以聲學人工結構為手段，攻克了醫學超聲和水下通信等國家重大領域與聲學的技術難點，在學科交叉領域持續探索。正是因為這些成果，江雪在31歲時入選2022“上海科技青年35人引領計劃”，在更廣闊的平臺上用創新素養繼續探索世界科技的前沿。
轉動科研的飛輪
回顧自己多年的科研路，江雪覺得正反饋起了很大的推動作用。一步一步摸索走向科研，就像是徒手推動靜止的輪子，一開始需要花費很大的力氣，而一旦輪子開始轉動，只要用比較小的力，就能讓它越轉越快。
起初，江雪只是覺得聲學很特別，“它既是一門科學，又可以非常人文、非常藝術，比如可以與音樂聲學、建筑設計等相關學科密切交織。”——這是江雪在大二專業分流時對聲學的初印象。
作為一門與其他領域廣泛交叉的學科，物理聲學帶來了很多選擇與不確定。江雪坦言，與很多同學一樣，自己在本科階段的關鍵詞更多時候是迷茫，并不知道未來將去向何方。
大二下學期，江雪參加了南京大學為本科生開設的科創項目，第一次接觸到物理聲學領域的科研工作，并因此與科研結緣。在聲學實驗室里，她接受科學素養的培訓，鍛煉了科研能力，“更重要的是擴充了視野，覺得更有信心了”。
更大的鼓舞發生在大四，江雪作為第一作者發表的論文被刊登在SCI（Scientific Citation Index）索引收錄的期刊。這篇SCI論文的發表不僅是江雪個人的第一次，也是當時南京大學物理學專業兩三百名本科生中的第一次，于她而言，是“比較重要的一個激勵”。
在那篇文章中，江雪設計并實驗了世界上首個聲場旋轉器。這一特殊的聲學人工結構能將在其中的聲波波陣面旋轉一個特定的角度，被美國物理聯合會（AIP）專文評價為“可幫助提高醫學超聲成像質量，提升超聲器件的對比度并提高受損組織的成像質量”。
這僅僅是一個開頭。
2019年，江雪加入復旦大學生物醫學中心，這是她從基礎研究轉向偏學科交叉的一個轉折點。
江雪回憶，在摸索個人研究方向的過程中，王威琪院士給了她很多提綱挈領的指導。作為生物醫學工程中心的領頭人，王威琪鼓勵江雪結合物理聲學的研究基礎，針對醫學、通信等重點領域的“卡脖子”難題，開展基礎與應用的聯合研究。
這一建議讓江雪將工作重心轉向醫學超聲的應用研究。
如今，面對我國高端醫療超聲設備國產化難題，她利用聲學人工結構的獨特屬性，除亞波長分辨率超聲成像之外，還提出了多功能超聲無線控制平臺、高強度聚焦超聲刀和組織消融等，在包括Science等的綜合類期刊發表第一通訊作者論文20余篇，2篇入選ESI高被引文章，1篇入選期刊正封面。
深耕物理聲學的十年中“當然會有階段性的疲倦”，但科研更多時候給江雪帶來的是新鮮感。因為它不是一份墨守成規的工作，對江雪來說，創新帶來的成果會成為一種正反饋，激勵她持續前行。
不過，江雪深知，基礎學科研究成果的落地并非易事。“印象最深的是王院士去向醫生取經的時候，他跟著醫生在手術室，看他們做手術，呆上幾個小時，甚至一整天。這樣才能知道這個手術具體怎么做，以及醫生到底需要什么。”在王威琪的啟發下，江雪力求在實際情境中與應用學科的工作者們接觸，在基礎研究和應用研究學科的溝通中找尋真正的問題。
在江雪看來，基礎學科研究發現的應用成果的落地還需要面臨一系列復雜問題：設備的可操作性、產品間的兼容性、使用便攜程度、產業化的成本。江雪自知，要將論文上的一行行公式、一串串數據、一句句結論推進到流水線生產，仍有很長一段路要走。
馬拉松接力賽
“電磁波與聲波本質都是波動，是相輔相成的。”
聲學的前沿研究經常從電磁波中尋找一些啟發。作為本科生課程《電磁場與電磁波》的主講教師之一，江雪讓自己的教學與研究相互促進。這門課開設了四年，江雪也把教科書讀了四五遍。在江雪看來，反復學習讓她吃透電磁場與電磁波的相關知識，有助于她在聲學方面的創新研究。
將根植于電磁波理論的5G技術應用實例融于理論課堂，是江雪和另一位授課老師他得安教授讓《電磁場與電磁波》“活”起來的方法。
以5G技術在疫情期間的應用為切入點，他們向同學們講解5G結合遠程會診，以此把大城市的醫療資源向中小城市輸送，展示火神山、雷神山醫院建設的視頻直播。把電磁場與電磁波的前沿應用作為教學案例，他得安與江雪把新科技的實際應用搬入課堂，找到了理論知識與生活的連接點。
在課堂上，江雪還會向學生介紹老一輩學者的科研故事，講述謝處方老師、金亞秋院士等如何拒絕外國優厚的條件，毅然回到國內鉆研科學技術，激勵學生們“把自己學到的知識轉換成科技生產力”。
作為一名黨員教師，江雪的教學并不局限于大學校園。閑暇時她常常參與各類科普宣傳志愿活動，從生活中找到切入點:聲音的振動能否被看見？怎么理解聲音的傳播需要介質？耳機對我們的耳朵造成了什么樣的影響？為什么在樓梯間唱歌聲音會更好聽？
在江雪主講的面向中學生的趣味科普講座中，這些問題都能得到解答。江雪通過生活中的聲學問題、生動具體的實驗介紹聲學，盡可能激發中學生們對物理、對聲學的興趣。
同樣，在培養本科生科研能力時，江雪扮演著“引路人”的角色，最看重的是“激發學生的興趣，讓他們先確定好一個愿意嘗試的方向”。她提供中英文文獻等資料，讓學生對聲學領域先有大方向上的認識，并在接下來一年半到兩年的科研初體驗中，提供理論和實踐方面的具體指導，比如實驗設備的使用、實驗方案的打磨、實驗測量過程中的幫助等。
作為本科生科創項目的受益者，江雪很愿意指導本科生進行科研。她自2021年起擔任復旦大學騰飛書院導師，并在復旦大學本科生學術研究資助計劃（FDUROP）、復旦大學騰飛書院“騰飛科創計劃”等平臺上提供了多個開放課題，如基于深度學習的超聲器件設計方法、超聲波對水中雜質濃度的檢測研究等。目前，江雪共指導4名本科生參加科研項目。
江雪知道，作為青年教師，“我們肩負重任——跑好我們的馬拉松接力賽，將接力棒從前輩們手中更好地傳給明天的年輕人”。
