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国家自然科学奖一等奖获得者赵东元院士:天生我“材”必有用 在微观世界里“异想天开”

2021-11-04 17:48:00
人民网-教育频道

人民网北京11月4日电(记者孙竞、李依环、郝孟佳、温璐)11月3日,2020年度国家科学技术奖揭晓。中国科学院院士、复旦大学化学系教授赵东元领衔的“有序介孔高分子和碳材料的创制和应用”项目,获国家自然科学奖一等奖。今天上午,从北京人民大会堂领奖回来的赵东元院士出现在了复旦大学的课堂上。

记者了解到,国家自然科学一等奖是中国自然科学领域的最高奖项。由于该奖项的评选严格性,在历史上多次空缺。赵东元院士获奖的背后,蕴含了他对科研的热爱与超人的勤勉。

3万元科研经费起家,23年专注介孔材料研究

1998年,35岁的赵东元结束了在美国的博士后工作,来到上海。在复旦大学,赵东元一待便是23年,始终专注功能介孔材料研究。

赵东元在复旦大学邯郸校区化学西楼工作。复旦大学供图

当年,国内整体科研条件和国外差距较大。复旦大学为这位引进人才提供了3万元科研经费。赵东元买了一台电脑,坐进简陋的催化楼办公室,带着5个本科生,写起研究计划,开始了对功能介孔材料创制和合成的研究。

2001年左右,整个介孔材料都局限于无机材料。赵东元突发奇想:做了这么多无机介孔材料,能不能创造一种有机的高分子材料,又软又轻又好用,还能在国民经济中创造出非常高的价值?

为了攻克这个难题,赵东元组建科研团队,苦战5年。回顾整个过程,赵东元感慨,实验之所以做成,一是因为“异想天开”,二是足够幸运。“整个合成过程非常复杂,就像是在一个黑箱子里乱撞。”

2005年,赵东元在有机-无机自组装的基础上首次提出有机-有机自组装的新思想,并将实验方法公之于众。至今已经吸引60多个国家和地区的1500余家科研机构跟踪研究,利用相似的方法研究介孔高分子和碳材料等,发表论文4万多篇。

“异想天开”成为科研工作的动力和源泉

虽从事基础研究,但赵东元的研究跟实际应用结合得相当紧密。

“化学是离工业最近的一门基础学科,很多研究成果都能实现转化。”赵东元相信“天生我材必有用”,既然能创造出这个结构的材料,那么肯定会能找到它的用途,哪怕目前来看还较昂贵。

赵东元指导学生实验。复旦大学供图

经过不断压缩成本,赵东元团队将科研成果投入到工业化生产,开展大规模制备。比如将介孔碳和介孔高分子吨级生产,运用于超级电容器,在北京奥运会的LED路灯和上海世博会的电动汽车上都得到了示范性应用。

而在民用方面,目前尚未实现,但赵东元早有了一番畅想:介孔材料在工业上已经作为绝缘和隔热材料使用了,是不是将来也可能应用到衣物上呢?

“将来抹在身上,薄薄一层,就能完全隔热,你根本都看不出来,零下三十度都不怕!”赵东元兴奋地说。

赵东元自称“造孔之人”,“相当于拿个凿子,在看不到的微观世界里造孔”。研究多孔材料多年,他养成了一种职业病——平时但凡看到什么材料,他都想把它打成孔。各种“异想天开”,也成为他科研工作的动力和源泉。

有一次,他带儿子去乐高世界玩,看到各种大型组装构件,他便联想:在微观世界,能不能也用各种功能基元搭建形成孔洞?随后便开辟了一个新的研究方向——介孔材料合成方法学中的模块化组装。

坚持为本科生上课17年,为中学生解答“十万个为什么”

1963年,赵东元生于沈阳的一个普通工人家庭。没有接受过什么特别的训练,但他从小就喜欢刨根问底,梦想长大成为一名科学家。

“我真的愿意做科研,因为科研面对的全是新鲜事物,可以创造出世界上原本没有的东西。”说起科研,赵东元总是神采奕奕。

赵东元是出了名的“工作狂”,对科研的认真和勤奋超乎常人。刚回国时,他几乎每周工作80小时,常连续十几个小时泡在实验室。他的学生、复旦大学化学系教授李伟说,中午大家一起吃饭的碎片时间,赵老师也常常讨论学术的问题。

除了带研究生之外,赵东元还坚持为本科生上《普通化学》17年。一周两次课,他几乎从未缺席,即使前一天还在外地开会,也一定连夜飞回来。

赵东元为本科生授课。复旦大学供图

“我喜欢跟学生们打成一片,也希望通过这种方式不断加强自己的基础知识。”赵东元说。

很多学生发邮件请教他:到底具备什么条件,才能进您的实验室工作?赵东元回:没有别的,我唯一的条件就是你要爱科学,要有志于成为一名科学工作者。

工作再忙,赵东元也没有放下科普。从为中学生开讲座到录制网课,他还主编《十万个为什么(第六卷)》,认真编写内容,花费不少心血。

“我自己是读《十万个为什么》长大的,出版社找到我,我就答应了。”赵东元说,科学家一定得后继有人,科学事业才能不断发展,而宣扬科学是科学家的职责。“真正的纯科学就是刨根问底,还谈不上应用。比如研究1+1=2有什么用?没用。但它改变了人类的思维,有了这种思维,人类的生活更加美好。”

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