“我們研發(fā)的介孔碳材料，1克的表面積可以達(dá)到3000平方米，2克就能鋪滿一個足球場?！敝袊茖W(xué)院院士、復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系教授趙東元說。
被國際同行認(rèn)為開拓了納米科學(xué)的新方向，引領(lǐng)了國際相關(guān)領(lǐng)域研究和發(fā)展……11月3日，趙東元團隊因在有序介孔高分子和碳材料的創(chuàng)制和應(yīng)用上的開創(chuàng)性貢獻，獲得2020年度國家自然科學(xué)獎一等獎。
在介孔材料的“無人區(qū)”插上中國旗幟
若說起海綿、珊瑚、活性炭，你一定不陌生。它們的共同特點，就是身上排布著大量的孔洞。這些孔洞，意味著更大的比表面積、更低的密度、更好的滲透性和吸附性……
在微觀世界中，孔徑在2納米至50納米的介孔材料，自誕生以來便成為學(xué)界競相研究的熱點前沿領(lǐng)域。它所具備的一系列特性，在能源、健康、信息、環(huán)境等眾多行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用前景。
此前，國際化學(xué)界的相關(guān)研究都局限在容易合成的無機介孔材料上，而作為材料另一重要組成的高分子和碳能否實現(xiàn)“造孔”，一直是鮮有人問津的“無人區(qū)”。
經(jīng)過大膽想象和辛苦鉆研，趙東元團隊首次實現(xiàn)了有序介孔高分子和碳材料的創(chuàng)制，被國際同行認(rèn)為是介孔材料領(lǐng)域“里程碑式”和“先驅(qū)性”的進展。
近20年時間，趙東元團隊提出的有機—有機自組裝思想及產(chǎn)生的介孔高分子和碳材料已被60多個國家和地區(qū)的1500余家科研機構(gòu)采用和研究，引領(lǐng)了國際介孔材料領(lǐng)域的發(fā)展。
“把研究真正用在國家需要的地方?！被谶@一研究，趙東元團隊分工協(xié)作，向材料合成、催化、儲能等多方向持續(xù)突破，在能源轉(zhuǎn)化、電子器件、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域產(chǎn)生了一批重要應(yīng)用成果——
將渣油和重質(zhì)油進一步催化裂化為輕質(zhì)油，中石化56萬噸級的中試裝置運行3年效果顯著；采用介孔材料制作的印刷電路板，絕緣性提高近50%，已經(jīng)實現(xiàn)了每年千噸級生產(chǎn)；靶向藥物和不對稱藥物合成的介孔催化劑也已被開發(fā)出來……
創(chuàng)新是從錨定方向到靈光一閃
“別人都做無機，我們能不能做有機？既然原理一樣，一定可以做出來。”20年前，閃現(xiàn)在趙東元腦海的這個問題，成為一切的開端。
趙東元把這個想法稱為“拍腦袋的科學(xué)幻想”。那時，他剛剛結(jié)束在美國的博士后工作，回國進入復(fù)旦大學(xué)任教，一門心思要在祖國大地上做自己最喜歡的科研。
相比于更易控制的無機介孔材料，有機高分子和碳材料有著輕質(zhì)、柔軟、易加工等優(yōu)勢，但其合成過程步驟多、難度大，復(fù)雜程度讓國內(nèi)外材料學(xué)家們束手無策。
招學(xué)生、組團隊，提想法、做試驗。將近3年過去，記錄下的是一次次失敗?！熬拖袷窃谝粋€黑箱子里亂撞?！钡詈竦膶W(xué)科積累和敏銳的洞察力讓趙東元無比堅定，“實驗科學(xué)就是需要不斷探索，不斷去試。”
轉(zhuǎn)機發(fā)生于團隊的一個“腦洞”：能不能讓復(fù)雜的問題簡單化，把合成過程拆分，分步組裝？循著這個思路，團隊從酚醛樹脂這一古老的高分子入手，開啟新一輪試驗。
趙東元至今還清晰記得，2003年一個深夜那通突然的來電。電話那頭是學(xué)生顧棟激動的聲音：形成有序介孔了！
科學(xué)的大門一旦開啟，便一通百通。有序高分子和介孔碳成功合成后，團隊繼續(xù)提出了有機—有機自組裝思想，建立了系統(tǒng)的合成方法，創(chuàng)制了一系列全新的有序介孔高分子和碳材料……
十多年來，趙東元團隊創(chuàng)造的19種新型介孔材料，全部以 FDU(復(fù)旦大學(xué))命名。這些新型介孔材料已經(jīng)進行了千噸級生產(chǎn)，為國內(nèi)外研究單位提供實驗試劑，促進了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
癡迷科研 他想為萬物“造孔”
44歲就當(dāng)選中科院院士，在介孔材料領(lǐng)域發(fā)表論文及引用率世界領(lǐng)先……趙東元把榮譽和光環(huán)看得很淡，談到科研時，卻永遠(yuǎn)眼里閃著光。
“大膽去想，嚴(yán)謹(jǐn)求證。基礎(chǔ)研究的魅力就是創(chuàng)新，一做出好結(jié)果就高興！”在介孔材料領(lǐng)域“泡”了30多年，他身上的那股勁頭和熱情一如昨日。
在趙東元眼中，世界就像一個巨大的“造孔”實驗室。一次，陪孩子去樂高世界玩，那些漂亮生動的組裝構(gòu)件，又在趙東元的腦中激起了水花：在微觀世界，能不能也用各種功能基元搭建形成孔洞？由此，他又開辟出了一個新的研究方向。
趙東元說，基礎(chǔ)研究最需要投入和專注，但不是一定要坐在桌前埋頭苦思，“當(dāng)你真正沉浸其中，日常生活中任何事物都可以成為科學(xué)創(chuàng)造的靈感?！?/p>
“我總是看到任何一個東西都在想‘能不能造孔’？這已經(jīng)成了職業(yè)病。我真想把萬物都造成孔，賦予它們更多的功能！”沉浸在暢想中，趙東元的語氣興奮起來。
“我跟隨趙老師這14年里，他一直帶著我們不斷創(chuàng)新?！眻F隊成員、復(fù)旦大學(xué)教授李偉說，接下來，他們將繼續(xù)探索海水發(fā)電、介孔液體材料等領(lǐng)域，“也許在不久的將來，介孔液體材料作為石油催化劑可以注入地下實現(xiàn)高效催化，抽出來的就是汽柴油?；蚴亲龀山^熱材料，薄薄涂在身上，就能實現(xiàn)夏天隔熱、冬天保溫?！保ㄓ浾?溫競?cè)A、董雪）
轉(zhuǎn)自：新華社
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