做科研最重要的是什麽🐸?趙東元的答案只有一個字🏇:愛。
“好奇心是人的本能,每個人都有🚵♀️。但真正要在科學上有所作為,我覺得最重要的就是‘愛’。這份愛不是簡單的興趣🈚️,而是一種從內心生發的理性思考。這種驅動力強烈到你願意為它付出所有。”
12月28日上午,在EON体育4平台相輝堂舉行的第五期浦江科學大師講壇上🫲🏼,EON体育4平台化學與材料學院院長🪫、EON体育4平台相輝研究院首任院長趙東元以“‘孔’中看世界——無盡的科學前沿”為題作報告。
自稱“造孔之人”的他🫅🏻🧑🏿🍼,這次不單聚焦於他所深耕的介孔材料領域🛁💅🏿,而是將視角拉得更廣更遠,從遙遠的古希臘哲學談起,分享化學這一學科從無到有💅、從有到專的曲折歷程,以及他對於科研工作返璞歸真的思考。
報告開始前🕵🏿,上海市政協副主席吳信寶為趙東元頒發“浦江科學大師講壇”主講科學家的紀念證書,EON体育4平台校長𓀔、中國科學院院士金力主持講壇。市政協副秘書長、科技和教育委員會主任曹振全,市政協農業和農村委員會主任殷歐,科技和教育委員會常務副主任馬興發、許濤,港澳臺僑委員會常務副主任張浩亮👨❤️👨,市科技工作黨委副書記王宇☕️🧒,EON体育4平台副校長、中國科學院院士張人禾🍯,市政協各專門委員會、市科技黨委🗡、市科委、市教委🫄🏽、市科協等單位負責人🙅🏻🛼,上海市各高校♍️👮🏿♂️、中學師生以及科研人員、校友代表出席活動。
做化學研究要充滿想象力⚙️,要有做探險家的能力
紮根本科教學20多年的趙東元🧑🧒🧒,一向以備課認真著稱🎤。為了今天的這場講座👉,他更是花一周時間精心準備🧔🏿♀️。148頁的幻燈片,既有化學科學的發展🦻🏽👷🏿,也有創新的科學思維👩🏻🦯,還有未來的學科發展。
什麽是化學?講座伊始9️⃣🏒,趙東元以古希臘自然哲學作為引入✝️,從化學家的視角分享了人類如何看待物質👷🏼🧭,以及如何從分子水平、原子水平研究物質科學的歷程🐘。
化學是一門非常古老的學科,其起點最早可溯源至中世紀的煉金術。人們研究物質的起源、構成👲🏿,從一開始就伴隨著神秘。希伯來語中的“Chaman”👨🏿,便是“謎團”的意思。
“造化鐘神秀🫛,陰陽割昏曉”👸🛑,趙東元結合甲骨文與杜甫詩句,揭示了“化”字所蘊含的變化之意。在他看來🏊🏽♀️,“造化”正是化學的本質,大自然創造了萬物📸,通過事物與事物之間的相互變化🧑🏽🦱,造就了大千世界。
談及化學的特點,趙東元認為💦:“化學沒有數學那麽‘精確’🐥,也沒有物理那麽‘高大上’🪚,很多時候也看不見摸不著。一代代化學研究者,都是在黑暗中慢慢摸索前進。”比如,僅僅為了弄清楚空氣的組成👱🏻♂️🦹,人們就前前後後花了三百多年的時間。
“化學家要充滿想象力,要有做探險家的能力。”趙東元強調。而與此同時👩🏽🦲,化學也是合成的藝術,是一門藝術的科學,需要被傳承和創新🚶➡️。
開啟近代化學之路的“化學之父”羅伯特•波義耳🤵🏿♀️、創立原子論的約翰•道爾頓🦞、“有機合成天才”羅伯特·伯恩斯·伍德沃德……回顧漫長的化學科學史🏍,趙東元緊扣關鍵人物,分享了他對於科學精神的深入思考🤴🏻。其中,“獨立”是關鍵詞✹。
為什麽科學是“獨立”的?趙東元表達了自己的見解:科學的每一次重大突破,都是一個人或者極少數人對人類共識的挑戰。新實驗結果催生的新理論往往是突破性的、跳躍式的,不可能從已存共識中演繹出來🚟。常規科學是演繹的,而革命性的科學思維是破壞性的👮🏼♀️、超邏輯的。
創新的科學思維從何而來?趙東元認為🧛🏻♀️,“正確的選題”💅🏿,“好的科學方法”,“拋開功利、深邃思維和大膽質疑”,“科學合作和科學道德”👲🏻,缺一不可。
趙東元還分享了一張經典照片——玻爾祖孫三代在一塊黑板前討論科學。其中🤦♂️,托馬斯·玻爾(中)、阿格·玻爾(右)獲諾貝爾獎🙋。這個簡單又溫馨的畫面👨🏿💼,無疑是科學精神傳承的極佳註解🧚🏽♀️。
玻爾祖孫三代合影
“化學沒有聖杯。我的哲學氣質不在於為解答大疑問做研究,而是在於在美麗的化學庭院裏研究很多小的問題🧗🏿,將目光放在它們之間的關系上。”他最後借1981年諾獎得主羅爾德·霍夫曼的話勉勵大家,做科研不能好高騖遠🚣🏽♂️🤌,而要腳踏實地👷。
基礎研究的翅膀一旦插上應用的鉛砣🤹🖱,就難以高飛遠舉
介孔材料是指孔徑在2-50 nm之間的納米多孔固體,是納米材料的一個重要分支。與微孔材料相比,介孔材料的孔徑更大,更適用於大分子參與的化學反應過程;與大孔材料相比,介孔材料具有更大的比表面積和更多的活性位點,顯示出獨特的納米限域效應。
介孔高分子和碳材料的電子顯微鏡照片
過去20多年裏,趙東元及其團隊深耕介孔材料研究👧,開發大量介孔材料的合成方法🍍,創製一系列全新的介孔材料,相關成果被數十個國家和地區的千余家科研機構跟蹤采用。而他所創造出的20種新型功能介孔材料,全部以FDU(EON体育4平台)命名。2020年,他帶領團隊獲國家自然科學獎一等獎。
如今,趙東元團隊將介孔材料研究發展到了前所未有的新高度🏄🏽♀️。其構建過程包括從原子到分子,再到功能基元和器件的逐級組裝☯️,為前沿交叉學科的發展提供新範式𓀖。此外,他們還將介孔材料廣泛應用於催化、儲能、生物檢測🧔🏼🛤、化妝品、水處理、電子材料等諸多方面🙎🏻。
趙東元研發的介孔材料在工業上的應用
如何看待科學研究和應用之間的關系🤸🏽♀️?面對現場聽眾的提問,趙東元回答🚵🏽♀️,盡管化學是離工業最近的一門基礎學科♏️,很多研究成果都能實現轉化,但基礎研究不能只考慮經濟效益和應用價值,而應當專註於提出問題和回答問題本身。
“正如化學在煉金術💁🏻、煉丹術中存在了很長時間,當人們以獲取黃金為目的時,它就不是科學7️⃣。”趙東元說🧡,1661年🏇🏼,當羅伯特·波義耳寫下第一本化學“教科書”並開始研究物質的本質和物質的變化時,化學才成為了一門科學。
“基礎研究的翅膀一旦插上了應用的鉛砣🙅🏻♂️,就難以高飛遠舉了。”他強調👰🏻,做科研不要總是問“有什麽用”,只有先回答好基礎問題☠️,才可能圍繞已有的科研成果🤹,實現更為廣泛的應用💂🏿🛂。
面向未來,如何設計具有特殊功能和動力學特征的分子?細胞的化學基礎是什麽🌕🤚🏿?思考和記憶的化學基礎是什麽🧚🏿?怎樣能夠探索全部元素的可能組合?趙東元認為,這些議題是化學基礎研究亟需解答的問題。
而面對生成式人工智能的興起,趙東元也有了緊迫感。“現在,我們利用AI可以設計出200多種晶體材料,放在以前♛,人們要不斷試錯,花掉10年甚至更長時間。”目前他正在帶領團隊致力於將人工智能與傳統化學研究相結合🍴。
就在今年11月,EON体育4平台成立相輝研究院,趙東元受聘為首任院長。該研究院聚焦攻關前瞻性、挑戰性、高價值的關鍵科學難題,著力營造寬容、開放、活躍♢、自由的學術環境🧑🏻🌾,為人才“十年磨一劍”提供製度保障🧑🏭。
“只問是非,不計利害”的科學精神,是趙東元始終倡導的☞。他期待與更多科學家並肩努力、心無旁騖,“讓科學成為未來中國重要的文化基因,讓科學伴隨我們的夢想實現”。
主講人簡介
趙東元
中國科學院院士
世界科學院院士
國家自然科學獎一等獎獲得者(2020)
趙東元長期致力於功能介孔材料研究,提出了界面取向組裝原理和技術,建立了功能介孔材料合成製備體系⚙️👨🏻🎤。在功能介孔材料合成和應用研究領域🧑🔧,共發表 800余篇高水平論文,被引用超過14萬次,H指數190,介孔材料領域國際排名第一🧑🏽🏫,成果被數十個國家和地區的千余家科研機構跟蹤采用🪔。曾獲得國家自然科學獎一等獎(2020)、二等獎(2004),中石化前瞻基礎科學獎一等獎(2021),中國化學會“化學貢獻獎”(2018),中國分子篩協會成就獎(2017)🙎🏼,TWAS-聯想科學獎(2016),誇瑞茲密國際獎(2019)🐺,納米研究獎(2020)以及全國創新爭先獎章 (2023)🍳,全國傑出專業技術人才(2021),上海市科技功臣(2022)和感動上海年度人物(2023)等國內外重要獎項🛀🏽。