布袋院士赵东元荣膺上海市科技功臣,说

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中国科学院院士、复旦大学化学与材料学院教授赵东元,从复旦大学江湾校区的一间会议室出来,不自觉地加快了脚步,他要赶到邯郸校区给大一新生上《普通化学》,“迟到5分钟就是教学事故了”。

解放日报·上观新闻记者跟着赵东元上了车。这门课他已连续给本科生上了20年,是否还要备课?“咋不备课呢?”前一天,5月17日晚上,他刚从卡塔尔出差回来,就在飞机上备的课。赵东元从包里掏出厚厚一沓a4纸,上面写着上课用的“串词”。“化学知识都在我脑子里,但衔接的语言得有逻辑,我怕忘记了,打印出来备着。”

就算出差,赵东元也尽量连夜赶回来上课。这是他长久以来的如常习惯,无意中让他“出了圈”。年11月3日,他在人民大会堂获颁国家自然科学奖一等奖,这是时隔18年后,上海科学家再获殊荣。第二天一大早,他拎着布袋出现在了《普通化学》课堂上,布袋里装的正是他的获奖证书。下课后他拎着布袋的照片上了热搜。

今天,这位“布袋院士”获颁“上海市科技功臣奖”。

赵东元拎着布袋的这张照片上了热搜。?周桂发?摄

自称“造孔之人”的赵东元有一个职业习惯,看到别人做出了新的化合物,总是会条件反射地想,能否在上面打孔?“相当于拿个凿子,在看不到的微观世界里造孔。”

此“孔”非一般的孔,它并不是天然存在于大自然,而是通过化学反应“长”出来的,看上去和面粉差不多,是一种直径介于微孔(<2纳米)与大孔(>50纳米)之间的新型材料。一颗小石头,表面积大概几平方厘米,但一克介孔材料,将其铺展开可达到几百甚至上千平方米,能在上面踢一场足球赛。介孔材料在大分子催化、生物化学以及纳米组装等众多领域具有广泛应用前景。

介孔材料的孔越多,表面积越大

基础研究是“从0到1”,意味着突破和创新。“就是想做和别人不一样的科学”,赵东元有着许多看上去“天马行空”的想法。

去探望病人,对方韧带断裂,需要用一个高分子材料将两处连接,让韧带重新生长。他“异想天开”,能否定向连接两个介孔?

带孩子玩乐高,他突发奇想,能否用“积木”搭建出孔洞?他首创了一个新的研究方向——模块化组装介孔材料。“不同的是,搭积木用的是手,我需要找到一个力,让它们自己发生反应,也就是自组装。”

年前后,整个业界的介孔材料都局限于无机材料。赵东元灵感一闪,能否发明更软更轻的有机介孔材料,从而创造更高的价值?

之前的“天马行空”都稳稳地落了地。然而,这一次,“就像是在一个黑箱子里乱撞”,赵东元告诉解放日报·上观新闻记者,“真的经历老多失败了。”

“起初,实验怎么也做不出介孔……”团队成员孟岩的博士论文对这一探索留下了真实记录。在长达四年多时间里,实验进展可谓“非常缓慢”。“条件和参数不同,化学反应的结果就不同,这正是化学的魅力所在。”赵东元也不着急,实验出现新问题,他就去看书、与团队成员“头脑风暴”。

年,赵东元团队在《德国应用化学》发表文章,原创性提出有机材料自组装的新思想,并将实验方法公之于众。国际学术界在评价这项研究时,不吝称赞之词——“先驱”“里程碑”。至今,赵东元连续十年被列为全球化学和材料领域“高被引科学家”,在介孔材料领域发表论文及引用率位列世界第一。来自60多个国家和地区的余家科研机构采用这一实验方法,共发表余篇论文。

有了“1”,“从1到10”则是创新加速,只有完成全过程,才是真正意义上的科技创新。

如果把获得国家自然科学奖一等奖的“有序介孔高分子”技术比作“母鸡”,利用不同材料,可以孵化出不同的“小鸡”。走进化学系陈列室,第一眼看见的就是“fdu”三个字母,赵东元团队一共创造了19种以复旦大学(fdu)命名的功能介孔材料。这些新材料不仅被列入化学试剂手册,还进行了千吨级生产。

我国每年要消耗7亿吨石油原油,对外依存度达到74%,其中只有4亿吨能被有效利用,剩余的渣油如果不经处理只能用来做铺路的沥青。国际上的通行做法是用分子筛催化剂把渣油变成优质油,但催化效果一直不理想。赵东元团队创制了新一代介孔催化剂,将渣油转化效率提高1.5%,已在齐鲁石化投入应用5年,每年增产上百万吨优质油。

近80人的赵东元团队,从事转化工作的就有10人,团队近些年参与成立了4家公司。从“实验室”到“生产线”,并非一条“坦途”,为何还要“自找苦吃”?赵东元告诉解放日报·上观新闻记者:“化学与衣食住行以及健康息息相关。我现在60岁,如果能把之前的科研成果转化,造福社会,对于我们这样的基础研究团队来说非常有意义。”

“年轻时我也犹豫过是否要去企业工作。”赵东元告诉解放日报·上观新闻记者,那时他刚博士毕业,一番纠结后还是选择了做科研,只因为喜欢化学,它可以创造出世界上原本没有的东西。

正因为纯粹的喜欢,他有时半夜思考问题,越想越兴奋,“恨不得立刻开车到学校做实验”。中午吃饭的碎片化时间,他也常常和大家讨论学术问题。

复旦大学化学系主任李伟教授说:“认识赵老师16年,他对介孔材料的研究兴趣可以用狂热和炽热来形容。”

“即使素不相识的学生给他发邮件请教科学问题,他都来者不拒,有时还邀请人家过来当面讨论,有时实在太忙就转请其他老师回复。”复旦大学化学系青年副研究员刘玉普说。

对于创新,赵东元有自己的思考。“被‘卡脖子’归根结底还是创新不够,需要提高全民创新意识。”他举了个例子,中国是陶瓷大国,玻璃是烧制陶瓷的一个副产品,但玻璃并不是我们发现的。“创新就是要多提问题,如果无解,说不定是研究的新方向。”赵东元说,创新没有标准答案,现在的大学生创新意愿强,要鼓励他们提出问题。

赵东元在给大一新生上《普通化学》课。黄海华摄

正因为看重创新,赵东元喜欢给大学生上课。“赵老师的课每次都需要‘秒杀’。”复旦大学自然科学试验班大一新生谈同学告诉解放日报·上观新闻记者,这门课不仅可以学到化学知识,还能了解工业应用和前沿技术。

李伟就是听了赵东元的报告后,对前沿技术产生了兴趣。“当时我念大三,赵老师来我们学校做报告,那些介孔材料,太漂亮了……”

在解放日报·上观新闻记者跟着赵东元去上课的车上,他说到自己从小就喜欢化学,随即就当场兴冲冲地打开笔记本电脑,用ppt展示了一个化学实验,溶液自动地先变红色后变蓝色。

就在记者表示“有趣”之时,他忙不迭又展示了“化学震荡反应”,只见溶液在蓝色和无色之间不断切换。

赵东元在车上向记者展示“化学震荡反应”。黄海华摄

早已预判到了记者的惊讶,赵东元脸上的“顽皮”神情就像是一个孩子,“好玩吧?这就是化学!”

            

本文作者:黄海华

    

题图来源:赖鑫琳摄

          


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