中國科學院院士趙東元 本文圖片均由 復旦大學 提供
做出怎樣的貢獻,會被評為上??萍脊Τ??
【資料圖】
身為中國科學院院士、復旦大學化學系教授,趙東元23年來始終專注功能介孔材料研究,取得一系列創(chuàng)新研究成果,更因為原創(chuàng)性提出了有機-有機自組裝思想,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輸運和界面反應規(guī)律,獲得國家自然科學獎一等獎,2023年5月26日,趙東元又被評為2022年度上海市科技功臣。
身為一名院士,趙東元卻依舊堅持給本科生開課,培育青年研究人才,在他看來,做好科學研究和培育科學英才同樣重要。
“作為科學家,我認為科學無國界,但科學家有自己的祖國和文化。尤其是基礎科研人員,應該在更多的研究領域用中國人的名字命名,來弘揚中國人的自信?!壁w東元期待著,能有一代又一代青年科技人才涌現,未來有越來越多中國人的名字,出現在學生們的教科書上。
實驗過程非常復雜,“像在一個黑箱子里亂撞”
1998年,35歲的趙東元結束了在美國加州大學圣芭芭拉分校的博士后工作,從美國洛杉磯直飛上海。
趙東元剛回國時,國內整體科研條件和國外差距較大。復旦大學為這位引進人才提供了3萬元科研經費。趙東元買了一臺電腦,很快坐進簡陋的催化樓辦公室,寫起研究計劃,便帶著5個本科生,開始了對功能介孔材料創(chuàng)制和合成的研究。
“介孔材料是一種多孔材料,孔徑在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?!壁w東元介紹,介孔材料是20世紀發(fā)展起來的嶄新的材料體系,具有規(guī)則排列、大小可調的孔道結構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等眾多領域具有廣泛的應用前景。
在無機介孔領域,趙東元已經帶領團隊提出了多種合成策略,實現了無機介孔材料定向合成,發(fā)明了19種以復旦大學(FDU)命名的功能介孔材料,這批FDU系列介孔材料被列入化學試劑手冊,被廣泛研究和使用。
2001年左右,整個介孔材料都局限于無機材料。趙東元又突發(fā)奇想:做了這么多無機介孔材料,能不能創(chuàng)造一種有機的高分子材料,又軟又輕又好用,還能在國民經濟中創(chuàng)造出非常高的價值?
為了攻克這個難題,趙東元組建科研團隊,苦戰(zhàn)5年?;仡櫿麄€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?!罢麄€合成過程非常復雜,就像是在一個黑箱子里亂撞。”前四年多時間,進展非常緩慢。
趙東元在實驗室
轉機來自一位復旦轉專業(yè)的本科生。2002年,復旦大學在全國率先施行本科生轉專業(yè)制度??釔刍瘜W、高考未能被第一志愿錄取的歷史系學生顧棟,申請轉到化學系,后選擇趙東元作為本科生導師,開始在實驗室參與一些研究工作。
時隔十幾年,如今已是武漢大學教授的顧棟,回憶起2003年10月7日的那個深夜,依然難掩激動。當天,他用一種反常規(guī)的方法進行實驗,測試得到一組非常漂亮的數據。“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東元在學生的啟發(fā)下打開了思路。接下來兩個月,大家緊鑼密鼓調節(jié)實驗參數、測試分析,年底就基本得到了所有數據。
2005年,趙東元在《德國應用化學》上發(fā)表文章,在有機-無機自組裝的基礎上首次提出有機-有機自組裝的新思想,并將實驗方法公之于眾。至今已經吸引60多個國家和地區(qū)的1500余家科研機構跟蹤研究,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。
轉化成果已用于上海世博會、北京奧運村
深耕介孔材料研究25年,勇闖基礎研究無人區(qū)外,趙東元也一直關注科研成果的轉化和利用。
“化學是離工業(yè)最近的一門基礎學科,很多研究成果都能實現轉化?!壁w東元相信“天生我材必有用”,既然能創(chuàng)造出這個結構的材料,那么肯定能找到它的用途,哪怕目前來看還較昂貴。
趙東元(中)指導學生實驗
經過不斷壓縮成本,趙東元團隊將科研成果投入到工業(yè)化生產,開展大規(guī)模制備。比如:將介孔材料作為催化劑使用,實現了核殼結構介孔分子篩催化劑千噸級生產與工業(yè)化應用,大大提高重油轉化效率,在齊魯石化56萬噸/年重油轉化裝置上工業(yè)應用,已穩(wěn)定運行5年,與國外UOP催化劑相比,中間餾分油收率提高1.5%,全國推廣后每年可為中石化增產約150萬噸的高質量油品。
在介孔高分子和碳材料的規(guī)?;苽浜蛻梅矫妫w東元團隊成果轉化催生出了介孔碳超級電容器、鈀介孔碳催化劑、銅錳介孔碳催化劑等產品,已經利用于上海世博會、北京奧運村等場景,近3年銷售額已超過4億元。
“布袋院士”已為本科生上課20年
2021年11月3日上午,趙東元在北京人民大會堂接受了國家自然科學獎一等獎的頒獎。頒獎結束后,他馬不停蹄地趕回了復旦,因為第二天一早8點,他要給本科生上課。
趙東元趕回學校為本科生上課。他拎著布袋子,袋子里裝著他的一等獎證書。
于是,有了2021年11月4日一張刷爆朋友圈的照片。照片中,趙東元拎著布袋子,站在復旦大學袁成英樓門前。袋子里裝著他的一等獎證書。拍這張照片的教師周桂發(fā)上午十點去開會,沒想到在袁成英樓門口碰見趙東元?!拔液荏@訝,‘你不是昨天還在領獎嗎?怎么就回來了?’”這時,趙東元已經上完兩節(jié)本科生的課,臉色紅潤,帶著剛上完課的興奮。
趙東元重視本科生教育,堅持為全校自然科學大類的大一學生上專業(yè)基礎課《普通化學》。作為全校的通識課程,這門課程概念多、內容抽象,但他總能把課程講得詼諧有趣、深入淺出,并結合材料科學最新進展給大家講解元素的性質。從2003年起,20年來,一周兩次幾乎從未間斷。
5月中旬,又一次走出課堂的趙東元依舊難掩與學生交流互動的快樂。“在課堂上學生們用求知的眼睛看著你,能夠給學生們播下科研的種子,真的很有意義?!壁w東元透露,自己開設的超過百人的大課,每次學期初學生們都是要定了鬧鐘準點搶課的,頗受歡迎。
育人,是他除了科研之外最為關注的事情。在復旦20多年,趙東元團結了一批年輕人。他所帶的團隊,有一個不成文的規(guī)定,每次趙院士獲獎拿到的獎金,有20%-30%用來資助年輕學者發(fā)展。
如今,趙東元已培養(yǎng)研究生和博士后百余名,為國內外學術界培養(yǎng)了大量優(yōu)秀人才,包括國家杰出青年科學基金獲得者7人、國家四青人才25人、全國優(yōu)秀博士學位論文獎獲得者3人等,獲國家級教學成果二等獎、上海市教學成果獎、寶鋼優(yōu)秀教師特等獎、上海市教書育人楷模等獎勵和榮譽。
趙東元還有著更長遠的目標,推出一批具有世界影響力的原創(chuàng)性成果,創(chuàng)制中國牌號的新一代催化材料,形成以功能介孔材料為中心的多領域全覆蓋研究高地,引領國際介孔材料領域的發(fā)展。