徐忠寧 姜小明 王明盛 郭國聰

徐光憲先生指出，結(jié)構(gòu)與性能的定量關(guān)系規(guī)律是21世紀(jì)四大化學(xué)難題之一。2001年，中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人郭國聰率先提出“功能基元”的學(xué)術(shù)思想，以期突破此難題。國家自然科學(xué)基金委員會(huì)和中科院高度重視該學(xué)術(shù)思想，以其為科學(xué)問題和主題，先后立項(xiàng)了2項(xiàng)國家基金委重大研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目和1項(xiàng)中科院B類先導(dǎo)專項(xiàng)。團(tuán)隊(duì)提出利用X射線衍射技術(shù)研究材料電子結(jié)構(gòu)的研究方案，創(chuàng)新地解決電子結(jié)構(gòu)精修模型的理論問題以及原位、高精度衍射數(shù)據(jù)收集的技術(shù)問題，獲得國家重大科研儀器研制項(xiàng)目的資助，使功能基元研究從原子結(jié)構(gòu)層次到電子結(jié)構(gòu)層次的跨越，并首次從實(shí)驗(yàn)上研究了我過所發(fā)明的著名的LBO非線性光學(xué)（NLO）晶體在沒有激光和有激光作用下的電子結(jié)構(gòu)變化，揭示其NLO效應(yīng)的內(nèi)在起源，相關(guān)結(jié)果發(fā)表在Angew.Chem.Int.Ed.刊物上，被譽(yù)為“milestone progress”，有望實(shí)現(xiàn)諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)和物理獎(jiǎng)獲得者Debye和Bragg教授分別在1915年和1922年提出的用X射線衍射技術(shù)研究材料電子結(jié)構(gòu)的設(shè)想。

以功能基元學(xué)術(shù)思想為指導(dǎo)，團(tuán)隊(duì)成功地揭示了三種不同類型材料的功能基元及其效應(yīng)協(xié)同關(guān)系，表明功能基元學(xué)術(shù)思想具有廣泛的適用性，取得系列重要研究成果：（1）通過“發(fā)現(xiàn)-改造-利用”光致變色功能基元的研究思路，揭示光致變色機(jī)理、開拓材料新體系、強(qiáng)化性能、產(chǎn)生新應(yīng)用。近15年，在該領(lǐng)域高影響期刊發(fā)表的原創(chuàng)性論文數(shù)量位居國際第6位、國內(nèi)首位，其中電子轉(zhuǎn)移型光致變色的研究論文排在國際首位。（2）采用功能基元的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路，突破了晶體材料大的NLO效應(yīng)與高的激光損傷閾值難以兼得的瓶頸，發(fā)現(xiàn)并生長出大尺寸、高性能的中遠(yuǎn)紅外NLO晶體—相Ga2S3，突破了2cm生長技術(shù)，切出高質(zhì)量晶片并成功出光，獲得2件授權(quán)美國專利和2件授權(quán)中國發(fā)明專利。（3）首次揭示了CO直接酯化的催化功能基元：原子級分散的孤立態(tài)Pd活性中心有利于生成碳酸二甲酯，而聚集態(tài)Pd活性中心則有利于生成草酸二甲酯，進(jìn)一步研發(fā)出具有原創(chuàng)和國際領(lǐng)先水平的CO直接酯化制甲酸甲酯全流程工藝單管技術(shù)，已完成單管中試和10萬噸級工業(yè)生產(chǎn)工藝包開發(fā)。該技術(shù)已獲得10件授權(quán)美國和中國專利，經(jīng)第三方評估作價(jià)3600萬元并獲投資方認(rèn)可入股、企業(yè)投資5400萬元，成立合資公司。

團(tuán)隊(duì)的研究特色是通過理論研究創(chuàng)新和儀器研制創(chuàng)新，帶動(dòng)技術(shù)難題的解決，形成成套技術(shù)，并應(yīng)用于生產(chǎn)中，很好地實(shí)踐了習(xí)近平總書記提出“把論文寫在祖國的大地上”的號召。