【田博】赵东源：冲进“无人区”的介孔材料化学研究

在基础科学研究领域，对原创性成果价值评价有强硬的指标。论文引用率，即专业文献，其他研究者引用的次数代表了原创的含金量。

日前公布了国家科学技术奖。中国科学院院士、复旦大学化学系教授赵东源和李伟教授等完成的《有序介孔高分子和碳材料的创制和应用》项目创造性地提出了有机-有机自组装思想，创造了有序的功能Mejo聚合物和碳材料，揭示了Mejo Forus独特的物质运输和界面反应规律，获得了国家自然科学奖一等奖。上海科学家时隔18年再次获得这一荣誉也是18年来的第一次。

这一成果是该领域的“里程碑式”和“开拓者”的进展，赵东源院士连续8年被列为全球化学和材料领域已故科学家，在Mejo材料领域论文和引用率居世界首位，这一点引人关注。

"整个合成过程非常复杂，就像从黑盒里闯进来一样。"说到研究，赵教授是这么说的。这个沉甸甸的天足金原创背后是好奇心、运气和更多的坚强。

那篇核心论文只有7页薄

进入赵东源办公室旁边的展示厅后，黄色的论文草稿和一本实验笔记尤为珍贵。上面是当年课题组成员的日积月累，苦苦苦恼。其中，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》中，一开始实验怎么也做不出Mejo Forus，做出来的都是团的纳米粒子。

“那篇核心论文只有7页薄，是用无数探索和失败的过程写的。这就是科学研究的过程。”赵东源说：“每天像蚂蚁一样工作，如果月亮堆积起来，就会有丰厚的收获。”

介孔材料是孔径为2-50nm的多孔材料。功能化介孔材料是对介孔材料进行修饰，使其具有不同的功能。作为20世纪发展起来的崭新材料体系，具有规律的排列、可调节大小的通道结构、高比表面积、大的吸附容量，在大分子催化、吸附和分离、纳米组装、生物化学等诸多领域具有广阔的应用前景。

“我是打洞的人。“说到自己的研究，赵东源特别投入了：“不管看到什么物体，我都会考虑在上面打孔，准备另一种新型介孔材料。”

催化剂中的介孔材料是20世纪发展起来的新型材料体系，具有广泛的应用前景。赵东源先后发明了以复旦大学命名的18种新型纳米介孔材料，引领了介孔材料的发展，在国际主要刊物上发表了500多篇SCI论文，申请了39项中国专利许可。他同时担任了10多个国际重要出版物的编委，在学术界有很大的影响力。近年来，他被国际ISI Web of Science评为世界上引用率最高的100名化学家之一。被汤森德路透社列为全球化学、材料两个领域的已故科学家。

“创新不是随波逐流，而是提出很多问题。如果没有解决办法，可能是研究方向。”赵东源说：“我的生活都是化学。上大学的时候，图书馆能借的有机化学书都读了一遍。”赵东源把学术研究视为自己的生命，10多年来每周工作80个小时以上。为了获得实验数据和跟踪实验进展，经常连续10多个小时泡在实验室里。

到2001年左右，整个介孔材料仅限于武器材料。赵东源想知道，能否制造出这么多武器介孔材料，制造出有机的高分子材料，柔软、轻便、易于使用，在国民经济中创造出非常高的价值。

过去四年多来，进展很慢。一次不行，那就换个方向，两次不行，三次，四次，千百次，赵东源带队一直在继续探险。

“介孔材料的制造是从有机到武器的专业飞跃。研究完成后回头一看，不过是一张薄薄的纸，戳了戳这张纸，用了差不多5年。(阿尔伯特爱因斯坦(美国电视剧)。)赵教授常说，基础研究是探索自然规律，用想象敲开未知的大门。但是创新没有秘诀。只是踏着踏踏实实的步伐撞上。(科学)。

2003年10月7日，在复旦转系本科生高东转机的他用不寻常的方法进行了实验，通过深夜测试得到了非常漂亮的数据集。(威廉莎士比亚，《哈姆雷特》，读本) (当我打电话给赵东源(音译)的时候，我说：“算了！”喊道

“高东非常聪明，建议先收集高分子再合成的方法，一次性从5个简化为2个。”赵东源在学生的启发下打开了思路。接下来的两个月，我们努力调整实验参数、测试分析，年底基本上获得了所有数据。赵东源在2005年有机-无机自组装的基础上首次提出了有机-有机自组装的新思想，并公开了实验方法。还把介孔材料化学研究带到了新的“无人地带”。

随着“门”的推挤，60多个国家和地区的1500多个科研机构进行了跟踪研究，用类似的方法研究了介孔高分子和碳材料等，发表了4万多篇论文。赵东源的课题组中，成员们根据该项目成果发表了200多篇论文，被引用了30000多次。几十年来，赵东源一直在做科研体力，他无私地向学生传达了自己的心情。复旦大学第一届“校长奖”获得者田博智作为他的学生读了3年研究生，作为第一作者发表了8篇SCI论文。

“如果不去无人地带，不经历失败，就不会成功。”他说。

“喜欢就能迸发无限的力量”

开发的每克介孔材料展开后，表面积可以达到3000平方米，材料性能的突破带来了更多的应用创造。

在不断压缩成本后，赵东源团队将科研成果投入工业化生产，开展了大规模的抽签。例如，使用介孔材料作为催化剂，重油转化效率大大提高，在全国推广后，每年可增产约150万吨高质量油品。介孔碳和介孔高分

子吨级生产，运用于超级电容器，在北京奥运会的 LED 路灯和上海世博会的电动汽车上都得到了示范性应用。此外，还在生物检测、环境处理、电子材料等诸多方面得到广泛应用。

而在民用方面，目前尚未实现，但赵东元早有了一番畅想：介孔材料在工业上已经作为绝缘和隔热材料使用了，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。实际上，他们现在就正在做一种利用介孔高分子材料做成的液体。“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30℃都不怕！”他兴奋说道。

“科学支撑着技术发展，科研不仅为了探索，也是为社会向上发展、国家强大提供助力。”带着这样的思考，赵东元教授的创新从未停止。

有一次，他带儿子去乐高世界玩，看到各种大型组装构件，他便联想：在微观世界，能不能也用各种功能基元搭建形成孔洞？随后便开辟了一个新的研究方向— —介孔材料合成方法学中的模块化组装。

曾有一次，赵东元课题组正在推进的研究方向，国外有团队率先发表了论文，课题组成员有点情绪波动，他说，“没关系，科学研究就是靠源源不断的新想法、新思路，我们对材料有深刻理解，一定能做出更好的。”赵东元看来，在激烈竞争中成长，同样也是基础研究的魅力所在。

很多学生发邮件请教他：到底具备什么条件，才能进您的实验室工作？赵东元回：没有别的，我唯一的条件就是你要爱科学，要有志于成为一名科学工作者。“科研需要你沉浸其中，需要你喜欢。能进复旦的学生，无论文科理科，我相信智力全都够了，剩下的就看你是否真的喜欢。喜欢，就能迸发出无穷的力量。只要沉静下来去思索，去刨根问底，总有一天会得到回报。”他说。

很多自然科学大类的学生记得，刚进大学时，每周二下午的专业基础课《普通化学》，主讲老师正是赵东元，13年不辍。“浓硫酸可以脱水，这是中学化学课就教过的知识，而在《普通化学》课上，我才知道这个简单反应，在最先进的纳米介孔材料制备技术中可以起到重要作用，宛如‘神来之笔’……”在校园论坛上，一位同学这样写道。赵东元在教学中注重启发学生思维，善于将普通化学与现代化学研究前沿联系起来，吸引一个个好苗子由此走进化学天地。一周两次课，他几乎从未缺席，即使前一天还在外地开会，也一定连夜飞回来。“专注细节”是研究生对赵东元的最深印象。博士生李晓民2011年入学面试时，赵东元的一句话令其至今难忘。“当时我们说到一张电子衍射图，老师问‘为何会有那么多白点？’我一下子没回答上来，虽然常见，可好像从来没想过这个问题。”小李笑着说，那时候感觉来对地方了。

不久前的上海国际科学艺术展上，一幅特别作品引人瞩目——淡淡的水墨晕染下，一只蜻蜓立于水面荷叶上，倒影中，几条鱼儿互相追逐，轻泛起几许暑意。这幅《初夏》作品，就是由现代化纳米技术绘制而成。

“这幅作品是通过把纳米粒子有序排列的科学研究电子显微镜组图，再以中国传统绘画——水墨画的形式进行再现，创作而成。”《初夏》作者之一，就是赵东元。他说，图画的背后，是科学研究者希望把前沿的知识传递给更多人的心意。

庄子曰：天地有大美而不言。赵东元说，事实上，当到达了一定的境界之后，科学和艺术一样，所接触到的，正是这同样的“天地大美”。《十万个为什么（第六版）·化学卷》正是由他主编，工作再忙碌，肩头的科普之责，从未放下。

栏目主编：黄海华 文字编辑：俞陶然

制图：仲昭宇

来源：作者：彭德倩