国家自然科学二等奖含金量(国家自然科学奖一等奖)

国家自然科学二等奖含金量(国家自然科学奖一等奖)(1)

图说:中国科学院院士、复旦大学化学系教授赵东元 采访对象供图

  国家科学技术奖今天公布。中国科学院院士、复旦大学化学系教授赵东元、教授李伟等完成的《有序介孔高分子和碳材料的创制和应用》项目,原创性提出了有机-有机自组装思想,创制了有序功能介孔高分子和碳材料,揭示了介孔独特的物质输运和界面反应规律,获得自然科学一等奖。这是新材料基础研究的突破,也是 18 年来上海再次获得国家自然科学奖一等奖。

  这是一项微观世界的研究。“介孔材料是一种多孔材料,孔径在 2-50 纳米。而功能化介孔材料,是将介孔材料改性而使其具有不同的功能”,赵东元介绍,介孔材料是 20 世纪发展起来的崭新材料体系,具有规则排列、大小可调的孔道结构及高的比表面积和大的吸附容量,在大分子催化、吸附与分离、纳米组装及生物化学等众多领域具有广泛的应用前景。

  2002 年前后,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。”

  如今,在赵东元办公室隔壁的陈列室,留存着当年课题组成员们积累的一本本实验笔记和博士论文。成员孟岩的博士论文《有序的有机高分子介孔材料的合成与结构》记录着:起初,实验怎么也做不出介孔,做出的全都是抱团的纳米粒子……转机来自一位复旦转专业本科生。2002 年,复旦大学在全国率先施行本科生转专业制度。酷爱化学、高考未能被第一志愿录取的历史系学生顾栋,申请转到化学系,后选择赵东元作为本科生导师,开始在实验室参与一些基础性工作

  时隔十几年,如今已是武汉大学教授的顾栋,忆起 2003 年 10 月 7 日的那个深夜,依然难掩激动。当天,他用一种反常规的方法进行实验,测试得到一组非常漂亮的数据。 “顾栋非常聪明,他提出把高分子先聚再合成的做法,一下子把步骤从 5 个简化成 2 个。”赵东元在学生的启发下打开了思路。接下来两个月,大家紧锣密鼓、调节参数、测试分析,年底就基本得到了所有数据。 2005 年,赵东元在《德国应用化学》(Angew Chem)上发表文章,在有机-无机自组装的基础上首次提出有机-有机自组装的新方法,并将实验方法公之于众。 至今已经吸引 60 多个多家和地区的 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、碳材料等,发表论文 4 万多篇。国际学术界评价这项研究的贡献为“先驱”“里程碑”“突破”“重要进展”等。

  介孔原是一项基础性研究,如今,赵东元要把它应用起来。“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,哪怕目前来看还太昂贵。

  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:将介孔材料作为催化剂使用,大大提高重油转化效率,全国推广后每年可为中石化增产约 150 万吨的高质量油品。在民用方面,目前尚未实现,赵东元也早有一番畅想:介孔材料在工业上已经作为绝缘隔热材料使用了,是不是将来也可能应用到衣物上呢?比如用纳米孔制作衣服,既轻薄,保暖性又强。他们现在就正在做一种利用有机高分子介孔材料做成的液体,“将来抹在身上,薄薄一层,就能完全隔热,你根本都看不出来,零下三十度都都不怕。”

  赵东元兴奋说道。赵东元自称“造孔之人”,“相当于拿个凿子,在你们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。

  新民晚报记者 张炯强 马亚宁

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