本刊記者/ 管浩

介孔材料是一種多孔材料，孔徑介于2-50納米。而功能化介孔材料，是將介孔材料改性而使其具有不同的功能。

| 中國科學(xué)院院士、復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系教授趙東元

2021年11月3日，國家科學(xué)技術(shù)獎公布。中國科學(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”項目，原創(chuàng)性提出了有機(jī)-有機(jī)自組裝思想，創(chuàng)制了有序功能介孔高分子和碳材料，揭示了介孔獨特的物質(zhì)輸運和界面反應(yīng)規(guī)律，獲得國家自然科學(xué)獎一等獎。這也是18年來上海再次獲得國家自然科學(xué)獎一等獎。

介孔材料是20世紀(jì)發(fā)展起來的嶄新的材料體系，具有規(guī)則排列、大小可調(diào)的孔道結(jié)構(gòu)及高的比表面積和大的吸附容量，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。

2001年前后，整個介孔材料都局限于無機(jī)材料。趙東元突發(fā)奇想：做了這么多無機(jī)介孔材料，能不能創(chuàng)造一種有機(jī)的高分子材料，又軟又輕又好用，還能在國民經(jīng)濟(jì)中創(chuàng)造出非常高的價值？為了攻克這個難題，趙東元組建科研團(tuán)隊，苦戰(zhàn)5年。

3萬元起家的“異想天開”實驗團(tuán)隊

1998年，35歲的趙東元結(jié)束了在美國加州大學(xué)圣芭芭拉分校的博士后工作，從美國洛杉磯直飛上海。

01：趙東元在實驗室指導(dǎo)學(xué)生實驗，2021年

02：指導(dǎo)研究生工作：趙東元在實驗室觀看學(xué)生合成介孔高分子

“我就要開始帶課題組做研究了，要從一個‘運動員’轉(zhuǎn)變?yōu)椤叹殹?，一定要去一個好的單位?！倍昂玫膯挝弧?，在他看來，關(guān)鍵在于有好的科研環(huán)境— —教授水平要高，學(xué)生要優(yōu)秀。經(jīng)過一番深思熟慮，趙東元在國內(nèi)幾家頂尖高校中選擇了復(fù)旦大學(xué)。

在復(fù)旦大學(xué)，趙東元一待便是23年，始終專注功能介孔材料研究，取得一系列創(chuàng)新研究成果，從一名年輕的科研人員成長為享譽(yù)國際的科學(xué)家— —2000年獲國家自然科學(xué)基金委員會杰出青年基金，2000年獲教育部“長江學(xué)者”特聘教授稱號，2004年獲得國家自然科學(xué)二等獎，2007年44歲的他當(dāng)選為中國科學(xué)院院士……

在許多人眼中，趙東元的科研道路無比順暢，但這背后，蘊含了他對科研的熱愛與超人的勤勉。

剛回國時，國內(nèi)整體科研條件和國外差距較大。復(fù)旦大學(xué)為趙東元提供了3萬元科研經(jīng)費，他買了一臺電腦，很快坐進(jìn)簡陋的催化樓辦公室，寫起研究計劃，帶領(lǐng)5名本科生，開始了對功能介孔材料創(chuàng)制和合成的研究。

回顧整個過程，趙東元感慨，實驗之所以做成，一是因為“異想天開”，二是足夠幸運。“前面四年多的時間，實驗進(jìn)展非常緩慢，整個合成過程非常復(fù)雜，就像是在一個黑箱子里亂撞?！壁w東元說道。

在趙東元辦公室隔壁的陳列室，留存著當(dāng)年課題組成員們積累的一本本實驗筆記和博士論文。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)》中記錄著：起初，實驗怎么也做不出介孔，做出的全都是抱團(tuán)的納米粒子……

而轉(zhuǎn)機(jī)來自一位復(fù)旦大學(xué)轉(zhuǎn)專業(yè)本科生。

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

2002年，復(fù)旦大學(xué)在全國率先施行本科生轉(zhuǎn)專業(yè)制度?？釔刍瘜W(xué)、高考未能被第一志愿錄取的歷史系學(xué)生顧棟，申請轉(zhuǎn)到化學(xué)系，后選擇趙東元作為本科生導(dǎo)師，開始在實驗室參與一些研究工作。

“顧棟非常聰明，他提出把高分子先聚再合成的做法，一下子把步驟從5個簡化成2個?！壁w東元說道。在學(xué)生的啟發(fā)下，他打開了思路，接下來兩個月，大家緊鑼密鼓調(diào)節(jié)實驗參數(shù)、測試分析，年底就基本得到了所有數(shù)據(jù)。

2005年，趙東元在《德國應(yīng)用化學(xué)》上發(fā)表文章，在“有機(jī)-無機(jī)自組裝”的基礎(chǔ)上首次提出“有機(jī)-有機(jī)自組裝”的新思想，并將實驗方法公之于眾。至今已經(jīng)吸引60多個國家和地區(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4萬多篇，趙東元的課題組也一下“活”了。

成員們基于該項目成果發(fā)表論文200多篇，被引30000余次。趙東元先后獲得國際介觀結(jié)構(gòu)材料協(xié)會成就獎、發(fā)展中國家科學(xué)院聯(lián)想科學(xué)獎、首屆中國分子篩成就獎、何梁何利科技進(jìn)步獎……

趙東元出生于沈陽一個普通工人家庭，沒有接受過什么特別的訓(xùn)練，但他從小就喜歡刨根問底，因此，他也鼓勵青年大學(xué)生和青少年敢于“異想天開”。

雖然從事的是基礎(chǔ)研究，但趙東元將研究與實際應(yīng)用結(jié)合得相當(dāng)緊密。

“化學(xué)是離工業(yè)最近的一門基礎(chǔ)學(xué)科，很多研究成果都能實現(xiàn)轉(zhuǎn)化。”趙東元相信“天生我材必有用”，既然能創(chuàng)造出這個結(jié)構(gòu)的材料，那么肯定會能找到它的用途，哪怕目前來看還較昂貴。

經(jīng)過不斷壓縮成本，趙東元團(tuán)隊成功將科研成果投入到工業(yè)化生產(chǎn)，并開展大規(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，全國推廣后每年可為中石化增產(chǎn)約150萬噸高質(zhì)量油品；將介孔碳和介孔高分子噸級生產(chǎn)，運用于超級電容器，在北京奧運會的LED路燈和上海世博會的電動汽車上都得到了示范性應(yīng)用。此外，研究成果還在生物檢測、環(huán)境處理、電子材料等諸多方面得到廣泛應(yīng)用。

“我真的愿意做科研，因為科研面對的全是新鮮事物，可以創(chuàng)造出世界上原本沒有的東西。”說起科研，趙東元總是神采奕奕。

“打孔人”和他的學(xué)生們

趙東元是出了名的“工作狂”，對科研的認(rèn)真和勤奮超乎常人。“他幾乎每周工作80小時，常連續(xù)十幾個小時泡在實驗室。”他的學(xué)生、復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系教授李偉說道，“中午大家一起吃飯的碎片時間，趙老師也常常討論學(xué)術(shù)的問題?！?/p>

很多學(xué)生發(fā)郵件請教趙東元：到底具備什么條件，才能進(jìn)您的實驗室工作？趙東元回復(fù)：沒有別的，唯一的條件就是你要愛科學(xué)，要有志于成為一名科學(xué)工作者。

“科研需要你沉浸，需要你喜歡。能進(jìn)復(fù)旦大學(xué)的學(xué)生，無論文科理科，我相信智力全都夠了，剩下的就看你是否真的喜歡。喜歡，就能迸發(fā)出無窮的力量。只要沉靜下來去思索，去刨根問底，總有一天會得到回報。”他說。

在趙東元的栽培下，不少學(xué)生成長為教授：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，美國芝加哥大學(xué)杰出教授……其研究生還獲得過三次“百篇優(yōu)秀博士論文”榮譽(yù)。

在育人這件事上，趙東元從不為學(xué)生設(shè)限。平時指導(dǎo)學(xué)生科研，他會給個大方向，鼓勵學(xué)生自由探索，后面會經(jīng)常給予建設(shè)性的建議。

當(dāng)年，顧棟從歷史系轉(zhuǎn)專業(yè)、選他做導(dǎo)師，趙東元非但不拒絕還表示歡迎。李偉也有相似經(jīng)歷：他2013年從復(fù)旦大學(xué)博士畢業(yè)，本可直接留校做青年研究員，但趙東元鼓勵他先出去看一看。李偉先后赴加拿大、韓國做博士后，分別從事太陽能電池和新型碳材料研究，大大開拓了視野。重回復(fù)旦大學(xué)后，李偉結(jié)合海外所學(xué)，拓展了新的研究領(lǐng)域。

“交叉融合會帶來新的活力，這個領(lǐng)域才能不斷發(fā)展。對一個學(xué)生的成長來說也是如此，如果局限在一個窄面，那就沒了發(fā)展?！壁w東元認(rèn)為。

即使研究再忙，趙東元也沒有放下科普工作。除了為中學(xué)生開講座、錄制網(wǎng)課，他還主編《十萬個為什么（第六卷）》，認(rèn)真編寫內(nèi)容，花費了不少心血。

趙東元表示，科學(xué)家一定得后繼有人，科學(xué)事業(yè)才能不斷發(fā)展，宣揚科學(xué)也是科學(xué)家的職責(zé)?！罢嬲募兛茖W(xué)就是刨根問底，還談不上應(yīng)用。比如研究1+1=2有什么用？沒用。但它改變了人類的思維，有了這種思維，人類的生活會更加美好。”