赵东元 造“孔”之人

赵东元院士（中）指导学生做实验

“但凡看到材料，都想把它打成孔。”很难想象，一位很会发论文的科学家，如此着迷“动手做”。他就是中国科学院院士、复旦大学化学系教授赵东元，曾于2021年荣获国家自然科学奖一等奖，为上海18年来再次摘此殊荣。“自然科学奖”历来是科技奖励中最基础，也是最远离产业和应用的奖项，而赵东元却将自己的科研“从0到1”做起，以“从1到10”为“小目标”，最好能应用到化工产业的各个领域，甚至打造出“100条产业链”。

“异想天开”的研究方向

1998年，35岁的赵东元结束了在美国加州大学圣芭芭拉分校的博士后工作，从美国洛杉矶直飞上海。因为这里有个“好单位”——复旦大学，“好单位的关键在于，有好的科研环境”。

一待便是23年，赵东元果然得偿所愿，始终专注功能介孔材料研究，从一名年轻的科研人员成长为享誉国际的科学家——2000年获国家自然科学基金委员会杰出青年基金，2000年获教育部“长江学者”特聘教授称号，2004年获得国家自然科学二等奖，2007年44岁的他当选为中国科学院院士……

刚回国时，国内整体科研条件和国外差距较大。复旦大学提供了3万元科研经费，赵东元买了一台电脑，坐进简陋的催化楼办公室写起研究计划：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？

介孔材料是一种多孔材料，孔径在2-50纳米，是20世纪发展起来的崭新的材料体系，不过当时仅局限于无机材料领域。它具有规则排列、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，如何合成有机的高级分子材料，却是世界级难题。因为，没人这样干过。

在行家里手看来，赵东元的研究方向，属于“异想天开”。“整个合成过程非常复杂，就像是在一个黑箱子里乱撞。前四年多时间，进展非常缓慢。”直到团队里来了位年轻人，一位复旦转专业来的本科生，名叫顾栋。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研究工作。

“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。”受此启发，赵东元带领学生们打开思路，调节实验参数、测试分析，终于在“五年计划”内基本得到了所有数据。

2005年，赵东元在《德国应用化学》上发表文章，在有机-无机自组装的基础上首次提出有机-有机自组装的新思想，并将实验方法公之于众。至今已经吸引60多个国家和地区的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和碳材料等，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。

基础研究不只在纸上

“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。”虽从事基础研究，但赵东元相信基础研究不“基础”：科学家的名字不应该只会写在论文上，而是“天生我材必有用”——既然能创造出这个结构的材料，那么肯定能找到它的用途，哪怕目前来看还较昂贵。

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；将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，他们现在正在做一种利用介孔高分子材料做成的液体。“抹在身上，薄薄一层，就能完全隔热，你根本都看不出来，零下三十摄氏度都不怕！”

从不为学生设限

在赵东元看来，一个教授的职责就在于八个字：创造知识、传授知识。

赵东元的研究生获得过三次“百篇优秀博士论文”，国内罕见。在赵东元的栽培下，不少学生成长为教授：顾栋，武汉大学高等研究院教授；李伟，复旦大学化学系教授；田博之，美国芝加哥大学杰出教授……

在育人这件事上，赵东元从不为学生设限。平时指导学生科研，他会给个大方向，但不会告诉学生具体怎么去做，鼓励学生自由探索，后面会经常给予建设性的建议。当年，顾栋从历史系转专业、选他做导师，赵东元非但不拒绝还表示欢迎。李伟也有相似经历：他2013年从复旦博士毕业，本可直接留校做青年研究员，但赵东元鼓励他先出去看一看。李伟先后赴加拿大、韩国做博士后，分别从事太阳能电池和新型碳材料研究，大大开拓了视野。重回复旦后，李伟结合海外所学，拓展新的研究领域。

“交叉融合会带来新的活力，这个领域才能不断发展。对一个学生的成长来说也是如此，如果局限在一个窄面，那就没了发展。”赵东元认为。

除了带研究生之外，赵东元还坚持为本科生上《普通化学》近20年。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。“我喜欢跟学生们打成一片，也希望通过这种方式不断加强自己的基础知识。”

对赵东元来说，与学生们在一起时的自己，不仅在传授知识，更是在传承科学精神。因为科研做得很好，上课不光是干巴巴地讲原理，而是融入很多实际应用和前沿成果，很多学生乐意下课留下来向他请教。哪怕是一些简单的问题，赵东元总是很耐心地讲解，从不打击学生，非常爱护学生的兴趣。

“我的成果都与复旦的学生和环境息息相关。在复旦23年，这里宽松的科研氛围和自由探索的精神培养了我。在这一点上，我感恩不尽。”赵东元说。

本报记者 马亚宁