趙東元（右）正在帶領(lǐng)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)。

11月3日，在2020年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)上，中國(guó)科學(xué)院院士、復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系教授趙東元、教授李偉等完成的“有序介孔高分子和碳材料的創(chuàng)制和應(yīng)用”項(xiàng)目獲得了國(guó)家自然科學(xué)一等獎(jiǎng)。

國(guó)家自然科學(xué)一等獎(jiǎng)是中國(guó)自然科學(xué)領(lǐng)域的最高獎(jiǎng)項(xiàng)，由于評(píng)選極為嚴(yán)格，該獎(jiǎng)項(xiàng)在歷史上曾出現(xiàn)多次空缺。

記者注意到，這次斬獲國(guó)家自然科學(xué)一等獎(jiǎng)的趙東元團(tuán)隊(duì)，是一支擅長(zhǎng)“異想天開”，并把奇妙想法數(shù)十年如一日付諸實(shí)踐的青年團(tuán)隊(duì)。他們的獲獎(jiǎng)項(xiàng)目在以無(wú)機(jī)材料研究方向?yàn)橹髁鞯慕榭撞牧涎芯款I(lǐng)域，率先提出了“有機(jī)-有機(jī)自組裝”的新思想，創(chuàng)制了全新有序介孔高分子和碳材料，首次將介孔材料從無(wú)機(jī)組成擴(kuò)展到有機(jī)高分子和碳。該項(xiàng)目為新一代藥物合成催化劑、仿生離子通道、柔性微流控器件等的構(gòu)筑奠定了基礎(chǔ)，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

3萬(wàn)元起家的“異想天開”實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)

趙東元喜歡“造孔”，為了這項(xiàng)看似超級(jí)冷門的事業(yè)，他從美國(guó)一路“造孔”到了中國(guó)上海。在復(fù)旦大學(xué)一待就是23年，始終專注功能介孔材料的研究。

1998年，35歲的趙東元結(jié)束了在美國(guó)加州大學(xué)圣芭芭拉分校的博士后工作，從美國(guó)洛杉磯直飛上海。這是這個(gè)東北人對(duì)上海的首次造訪，他在多家國(guó)內(nèi)頂尖高校中，選擇了復(fù)旦大學(xué)。

在上海的23年里，他從一名年輕的科研人員成長(zhǎng)為享譽(yù)國(guó)際的科學(xué)家。2000年獲國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)“杰出青年”基金，同年獲教育部“長(zhǎng)江學(xué)者”特聘教授稱號(hào)；2004年獲得國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)；2007年，44歲的他當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院院士。

趙東元至今仍記得，他剛到復(fù)旦大學(xué)時(shí)，國(guó)內(nèi)整體科研條件和國(guó)外差距較大。學(xué)校在經(jīng)費(fèi)有限的情況下，為他提供了3萬(wàn)元科研經(jīng)費(fèi)。

他買了一臺(tái)電腦，很快就坐進(jìn)了簡(jiǎn)陋的催化樓辦公室，開始寫起研究計(jì)劃。他帶著5個(gè)本科生，開始了對(duì)功能介孔材料創(chuàng)制和合成的研究。

介孔材料是20世紀(jì)發(fā)展起來(lái)的嶄新材料體系，具有規(guī)則排列、大小可調(diào)的孔道結(jié)構(gòu)及較大的吸附容量，在大分子催化、吸附與分離、納米組裝及生物化學(xué)等眾多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。這種多孔材料的孔徑在2-50納米之間，而把它“功能化”就是將其改性而使其具有不同的功能。

2001年左右，整個(gè)介孔材料研究領(lǐng)域都局限于無(wú)機(jī)材料方向。但趙東元卻突發(fā)奇想起來(lái)——能不能創(chuàng)造一種有機(jī)的高分子材料，又軟又輕又好用？他迅速組建了科研團(tuán)隊(duì)，開始“異想天開”的實(shí)驗(yàn)。

“整個(gè)合成過(guò)程非常復(fù)雜，就像是在一個(gè)黑箱子里亂撞?！壁w東元團(tuán)隊(duì)花了5年時(shí)間來(lái)“異想天開”，他后來(lái)回憶時(shí)發(fā)現(xiàn)，自己和團(tuán)隊(duì)在前4年多的時(shí)間里，幾乎都在“走彎路”。團(tuán)隊(duì)成員孟巖的博士論文《有序的有機(jī)高分子介孔材料的合成與結(jié)構(gòu)》記錄，“起初，實(shí)驗(yàn)怎么也做不出介孔，做出來(lái)的全都是抱團(tuán)的納米粒子?！?/span>

歷史系學(xué)生給化學(xué)家團(tuán)隊(duì)帶來(lái)“轉(zhuǎn)機(jī)”

誰(shuí)也想象不到，“轉(zhuǎn)機(jī)”竟然會(huì)來(lái)自一名復(fù)旦大學(xué)歷史系的本科生。

2002年，復(fù)旦大學(xué)在全國(guó)率先施行本科生轉(zhuǎn)專業(yè)制度。當(dāng)時(shí)，酷愛化學(xué)、高考未能被第一志愿錄取的歷史系學(xué)生顧棟，申請(qǐng)轉(zhuǎn)到化學(xué)系，其后，他選擇趙東元作為本科生導(dǎo)師，開始在實(shí)驗(yàn)室參與一些基礎(chǔ)性工作。

時(shí)隔十幾年，如今已是武漢大學(xué)教授的顧棟，憶起十多年前的那個(gè)深夜，依然難掩激動(dòng)。那天，他用一種反常規(guī)的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)試得到一組非常漂亮的數(shù)據(jù)。

顧棟提出，把高分子先聚合再合成，一下子把步驟從5個(gè)簡(jiǎn)化成兩個(gè)。趙東元在學(xué)生的啟發(fā)下打開了思路。接下來(lái)兩個(gè)月，化學(xué)系團(tuán)隊(duì)緊鑼密鼓調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)參數(shù)、測(cè)試分析，基本得到了所有數(shù)據(jù)。

2005年，趙東元在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》上發(fā)表文章，在“有機(jī)-無(wú)機(jī)自組裝”的基礎(chǔ)上首次提出“有機(jī)-有機(jī)自組裝”的新方法，并將實(shí)驗(yàn)方法公之于眾。該方法吸引60多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的1500余家科研機(jī)構(gòu)跟蹤研究，利用相似的方法研究介孔高分子和碳材料等，發(fā)表論文4萬(wàn)多篇。國(guó)際學(xué)術(shù)界評(píng)價(jià)這項(xiàng)研究的貢獻(xiàn)為“先驅(qū)”“里程碑”“突破”等。

趙東元的課題組也一下子“火”了。成員們基于該項(xiàng)目成果發(fā)表論文200多篇，被引3萬(wàn)余次。

雖從事基礎(chǔ)研究，但趙東元的研究跟實(shí)際應(yīng)用結(jié)合得相當(dāng)緊密。后期經(jīng)過(guò)不斷壓縮成本，趙東元團(tuán)隊(duì)將科研成果投入到工業(yè)化生產(chǎn)，開展大規(guī)模制備。

比如，將介孔材料作為催化劑使用，大大提高重油轉(zhuǎn)化效率，該項(xiàng)目全國(guó)推廣后每年可為中石化增產(chǎn)約150萬(wàn)噸高質(zhì)量成品油；將介孔碳和介孔高分子材料、噸級(jí)生產(chǎn)，運(yùn)用于超級(jí)電容器，在北京奧運(yùn)會(huì)的LED路燈和上海世博會(huì)的電動(dòng)汽車上都得到了示范性應(yīng)用；介孔材料還能在生物檢測(cè)、環(huán)境處理、電子材料等諸多方面得到廣泛應(yīng)用。

鼓勵(lì)學(xué)生隨時(shí)隨地“異想天開”

在民用材料領(lǐng)域，趙東元也早有一番暢想——介孔材料將來(lái)是否也可用于衣物？比如用納米孔制作衣服，既輕薄，保暖性又強(qiáng)。

這個(gè)擅長(zhǎng)且喜歡“異想天開”的團(tuán)隊(duì)，如今正在做一種利用介孔高分子材料打造的液體?！皩?lái)把這個(gè)液體抹在身上，薄薄一層，就能完全隔熱，你根本都看不出來(lái)！零下30攝氏度都不帶怕的！”趙東元說(shuō)。

趙東元自稱“造孔之人”，“相當(dāng)于拿個(gè)鑿子，在你們看不到的微觀世界里‘造孔’”。而各種“異想天開”，如今已經(jīng)成為趙東元及其團(tuán)隊(duì)工作的動(dòng)力和源泉。

有一次，他帶兒子去樂高世界玩，看到各種大型組裝構(gòu)件，他便聯(lián)想，在微觀世界能不能也用各種功能基元搭建形成孔洞？隨后他又開辟了一個(gè)新的研究方向——介孔材料合成方法學(xué)中的模塊化組裝。

又有一次，他去醫(yī)院探望一名韌帶斷裂的病人，醫(yī)生需要用一個(gè)高分子韌帶將斷裂處連接起來(lái)，再讓韌帶重新生長(zhǎng)。他又開始琢磨，能不能定向把兩個(gè)孔給嫁接起來(lái)？他把想法告訴學(xué)生，一起大膽假設(shè)、小心求證，尋找能夠在微觀環(huán)境下把兩個(gè)孔慢慢誘導(dǎo)過(guò)來(lái)的材料，再通過(guò)化學(xué)作用合在一起。這項(xiàng)研究，目前也已取得初步成果。

趙東元出生于沈陽(yáng)一個(gè)普通工人家庭，沒有接受過(guò)什么特別的訓(xùn)練，但他從小就喜歡刨根問(wèn)底，夢(mèng)想長(zhǎng)大成為一名科學(xué)家。因此，他也特別鼓勵(lì)青年大學(xué)生和青少年敢于“異想天開”。

因此，即便工作再忙，他也沒有放下科普。從為中學(xué)生開講座、錄制網(wǎng)課，到主編《十萬(wàn)個(gè)為什么（第六卷）》，但凡能給青年人帶去啟發(fā)的事，他一件也沒有落下。

他從不為學(xué)生設(shè)限。平時(shí)指導(dǎo)學(xué)生科研，他會(huì)給個(gè)大方向， 但不會(huì)告訴學(xué)生具體怎么去做，鼓勵(lì)學(xué)生自由探索。顧棟記得，自己有次為了投一篇文章，在國(guó)外聯(lián)系趙老師，沒想到老師立刻回復(fù)，那時(shí)國(guó)內(nèi)已是凌晨一兩點(diǎn)鐘。

當(dāng)年，顧棟從歷史系轉(zhuǎn)專業(yè)、選趙東元做導(dǎo)師，趙東元非但不拒絕還表示歡迎。“交叉融合會(huì)帶來(lái)新的活力，這個(gè)領(lǐng)域才能不斷發(fā)展。對(duì)一個(gè)學(xué)生的成長(zhǎng)來(lái)說(shuō)也是如此，如果局限在一個(gè)窄面，那就沒了發(fā)展。”趙東元還堅(jiān)持為本科生上《普通化學(xué)》17年，一周兩次課，他幾乎從未缺席。即使前一天還在外地開會(huì)，他也一定連夜飛回來(lái)上課。

在趙東元的栽培下，不少學(xué)生成長(zhǎng)為教授——顧棟，武漢大學(xué)高等研究院教授；李偉，復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系教授；田博之，美國(guó)芝加哥大學(xué)杰出教授。

趙東元說(shuō)，科學(xué)家一定得后繼有人，科學(xué)事業(yè)才能不斷發(fā)展，而宣揚(yáng)科學(xué)是科學(xué)家的職責(zé)。在他看來(lái)，一個(gè)教授的職責(zé)就在于八個(gè)字——?jiǎng)?chuàng)造知識(shí)、傳授知識(shí)。

來(lái)源：中國(guó)青年報(bào)