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“布袋院士”赵东元:再投入10年,挑战另一个重大科学问题| 10年10人

2024-05-15   上观新闻   阅读量:62

    编者按:2014年5月,习总书记在上海考察时提出“加快向具有全球影响力的科技创新中心进军”。人是最具创造力、也最闪耀的元素。上海科创中心建设10周年之际,解放日报·上观新闻走访了10位科技工作者,听听他们的科创故事和感悟,以及对未来的期许。不一样的精彩,一样的勇立潮头、勇攀高峰。

    赵东元简介:1963年6月出生,中国科学院院士,复旦大学化学与材料学院院长、相辉研究院首任院长。他带领团队发明了20余种介孔材料,在该领域发表论文数及被引用率居世界第一,获国家自然科学一等奖、上海市科技功臣奖、全国创新争先奖章、2023感动上海年度人物等。

    “化”的甲骨文,像两个人背对着,一正一反,表达着“变化”之意。花甲之年的赵东元,对这门“变化之学”依然保持着好奇心。当下,他带领团队正在挑战软凝聚态化学领域的重大科学问题。

    10年前,习总书记嘱托上海“力争在基础科技领域作出大的创新”。创新思维从何而来?如何把创新思维教给学生?解放日报·上观新闻记者日前专访了赵东元。

    【“造孔之人”】

    记者:10年前,你当时在忙什么?

    赵东元:刚开始筹划把介孔材料技术转化出去。

    记者:听你的学生说,可以用“狂热”和“炽热”来形容你对介孔材料的兴趣,你还自称“造孔之人”。

    赵东元:我有一个职业习惯,看到别人做出了新的化合物,总是条件反射地琢磨:能否在上面打孔?这相当于拿个凿子,在看不到的微观世界里造孔。此“孔”非一般的孔,不是天然存在于大自然,而是通过化学反应“长”出来的,直径介于微孔(小于2纳米)与大孔(大于50纳米)之间。一颗小石头的表面积也就几平方厘米,但一克介孔材料铺展开,表面积可达到几百甚至上千平方米,能在上面踢足球。

    

介孔材料的孔越多,表面积越大。受访者提供

    记者:2005年以前全世界的介孔材料都局限于无机材料,你是怎么将其拓展到有机材料,来创造更高的价值?

    赵东元:我喜欢做和别人不一样的工作,经常异想天开。探望韧带断裂的病人,我就想,能否定向连接两个介孔?陪孩子玩乐高,我就想,能否用“积木”搭建出孔洞?不同的是,搭积木用的是手,我需要找到一个力,让它们自己发生反应。后来,就首创了一个新的研究方向——模块化自组装介孔材料,从而解决了有机介孔材料的瓶颈问题。

    记者:很长一段时间,实验没有什么进展?

    赵东元:做了整整4年才做出来,我的一位博士生差点无法毕业(笑)。

    

学生实验记录本

    记者:刚才在你的实验室看到,学生的实验服背后写着“科研很苦坚持很酷”。

    赵东元:确实如此。做科研,要有坐冷板凳的思想准备。我曾经与一些诺奖得主讨论,大家都有一个共识:智商并不是最重要的,还得靠努力,靠对科研的热爱。

    【为科学而科学】

    记者:复旦大学相辉研究院半年前成立时,以“大手笔”备受瞩目,不知近来有何最新进展?

    赵东元:借鉴普林斯顿高等研究院的相辉研究院,鼓励颠覆性的基础研究,将引育一批打破常规思维定式的顶尖人才。我们希望科学家在这里沉下心来,为科学而科学。

    基础研究急不来。相辉研究院提供10年以上的稳定经费支持,实行经费总额包干制和科学家负责制;“相辉学者”不受传统人事管理制度的束缚,可自主开展科学研究,薪酬具有国际竞争力,收入上不设限;我们不考核“相辉学者”具体的学术产出,将建立尽职免责机制,这给了“相辉学者”极大的自由空间。

    

    相辉研究院以40岁以下全球基础研究顶尖科学家为重点对象,特别优秀的则适当放宽年龄限制。我们首批聘了7位“相辉学者”,根据对研究生、空间、实验器材的不同需求,实行个性化签约。

    就在上个月,成立了相辉研究院战略科学家委员会。今年打算再分批引进20人,正在酝酿引进更年轻的“相辉青年学者”,主要针对30岁左右刚出站的博士后。

    记者:你正在做的软凝聚态化学研究,进展如何?

    赵东元:利用人工智能的机器学习,目前有了一点进展,我打算再投入10年时间深入研究。细胞的化学基础是什么、思考和记忆的化学基础又是什么,对于这些问题人们仍不甚清楚。软凝聚态化学的进展,将有助于破解这些重要的科学问题。

    记者:如何看待科学研究中引入人工智能?

    赵东元:现在似乎没有像爱因斯坦这样伟大的科学家,也没有量子力学这样伟大的科学发现了。实际上,我们现在是在复杂体系下研究科学,因此要借助更多的工具和学科交叉融合来推进科研,人工智能就是一个很好的工具。

    【“赵老师”】

    记者:你说过,最喜欢的称谓是“赵老师”。

    赵东元:我给本科生上了20年《普通化学》,敢和任何人叫板(笑),这门课去年入选国家级一流本科课程。

    

    记者:如何把创新思维教给学生?

    赵东元:“成才”的学生不是教出来的,而是自己悟出来的。我和学校教务处同事打趣,也要做“教悟处”,点拨学生,让其开悟。就创新思维而言,最不缺乏的就是标准答案。从这个角度来说,需要破除师道尊严,老师说的不一定都对。我每次给学生的作业都是思考题,没有标准答案。

    记者:创新思维从何而来?

    赵东元:爱因斯坦曾经说过,提出一个问题往往比解决一个问题更为重要。这就需要经常向自己提问,重大的科学问题在哪里?科学前沿有没有可突破的地方?人云亦云,没有创新可言。我总是随身带个本子,记录下一闪而过的想法,有时半夜突然有了灵感,恨不得立刻赶到实验室。

    记者:为何每次把获奖所得的20%-30%奖励给学生?

    赵东元:科研本是集体合作,学生是我的合作者,年轻人最富创新意愿和能力、也最需要支持。

    记者:对于青年科研人员,有何建议?

    赵东元:选择自己钟爱的、也适合自己的研究方向。合成是我的强项,同样是制备高纯度氧化锡,别人3个月都做不出来,但我用1周就合成出来,从此我就往自己的优势方向一路走下去。

    记者手记·全过程创新

    从酸碱、阴阳的“对立统一”,到电离、水解的“平衡和守恒”,化学中蕴含着许多哲学思想。如何实现从0到10的全过程创新?赵东元有自己的辩证法。

    他一直跟团队强调,40岁之前最好潜心基础研究,不要涉足应用,否则容易限制想象力,“即使没有双碳政策,‘二氧化碳的活化’本身就是基础研究的重大科学问题。”这正是基础研究的特点,看上去“无用”,实则“无用”之“大用”。

    他研究的介孔并不直接来自产业,但介孔材料如今已广泛用于催化、电池、生物医疗、化妆品,进行了千吨级生产。仅将渣油转化效率提高1.5%一项,每年就可增产上百万吨优质油。

    

    以基础研究为标签的科学家,其成果能产生如此大的经济效益,并不多见。

    40余人的赵东元团队,从事成果转化的就有10人,参与成立了3家公司。“真的经历了很多痛苦!”赵东元坦言。那为何要自找苦吃?“化学是唯一有工业支撑的中心科学,如果我们能把科研成果转化出去,就能造福社会。”

    从基础研究到产业化,从0到10,只有完成全过程创新,才是真正意义上的创新。

    期待有更多的赵东元。

    本文作者:黄海华

    题图来源:赖鑫琳 摄

    图片来源:除标明出处,其他由黄海华摄