中國(guó)科學(xué)院院士趙東元 本文圖片均由 復(fù)旦大學(xué) 提供
做出怎樣的貢獻(xiàn)，會(huì)被評(píng)為上海科技功臣？
【資料圖】
身為中國(guó)科學(xué)院院士、復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系教授，趙東元23年來始終專注功能介孔材料研究，取得一系列創(chuàng)新研究成果，更因?yàn)樵瓌?chuàng)性提出了有機(jī)-有機(jī)自組裝思想，創(chuàng)制了有序功能介孔高分子和碳材料，揭示了介孔獨(dú)特的物質(zhì)輸運(yùn)和界面反應(yīng)規(guī)律，獲得國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，2023年5月26日，趙東元又被評(píng)為2022年度上海市科技功臣。
身為一名院士，趙東元卻依舊堅(jiān)持給本科生開課，培育青年研究人才，在他看來，做好科學(xué)研究和培育科學(xué)英才同樣重要。
“作為科學(xué)家，我認(rèn)為科學(xué)無(wú)國(guó)界，但科學(xué)家有自己的祖國(guó)和文化。尤其是基礎(chǔ)科研人員，應(yīng)該在更多的研究領(lǐng)域用中國(guó)人的名字命名，來弘揚(yáng)中國(guó)人的自信。”趙東元期待著，能有一代又一代青年科技人才涌現(xiàn)，未來有越來越多中國(guó)人的名字，出現(xiàn)在學(xué)生們的教科書上。
實(shí)驗(yàn)過程非常復(fù)雜，“像在一個(gè)黑箱子里亂撞”
1998年，35歲的趙東元結(jié)束了在美國(guó)加州大學(xué)圣芭芭拉分校的博士后工作，從美國(guó)洛杉磯直飛上海。
趙東元?jiǎng)偦貒?guó)時(shí)，國(guó)內(nèi)整體科研條件和國(guó)外差距較大。復(fù)旦大學(xué)為這位引進(jìn)人才提供了3萬(wàn)元科研經(jīng)費(fèi)。趙東元買了一臺(tái)電腦，很快坐進(jìn)簡(jiǎn)陋的催化樓辦公室，寫起研究計(jì)劃，便帶著5個(gè)本科生，開始了對(duì)功能介孔材料創(chuàng)制和合成的研究。
“介孔材料是一種多孔材料，孔徑在2-50納米。而功能化介孔材料，是將介孔材料改性而使其具有不同的功能。”趙東元介紹，介孔材料是20世紀(jì)發(fā)展起來的嶄新的材料體系，具有規(guī)則排列、大小可調(diào)的孔道結(jié)構(gòu)及高的比表面積和大的吸附容量，在大分子催化、吸附與分離、納米組裝及生物化學(xué)等眾多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
在無(wú)機(jī)介孔領(lǐng)域，趙東元已經(jīng)帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)提出了多種合成策略，實(shí)現(xiàn)了無(wú)機(jī)介孔材料定向合成，發(fā)明了19種以復(fù)旦大學(xué)（FDU）命名的功能介孔材料，這批FDU系列介孔材料被列入化學(xué)試劑手冊(cè)，被廣泛研究和使用。
2001年左右，整個(gè)介孔材料都局限于無(wú)機(jī)材料。趙東元又突發(fā)奇想：做了這么多無(wú)機(jī)介孔材料，能不能創(chuàng)造一種有機(jī)的高分子材料，又軟又輕又好用，還能在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中創(chuàng)造出非常高的價(jià)值？
為了攻克這個(gè)難題，趙東元組建科研團(tuán)隊(duì)，苦戰(zhàn)5年。回顧整個(gè)過程，趙東元感慨，實(shí)驗(yàn)之所以做成，一是因?yàn)椤爱愊胩扉_”，二是足夠幸運(yùn)。“整個(gè)合成過程非常復(fù)雜，就像是在一個(gè)黑箱子里亂撞。”前四年多時(shí)間，進(jìn)展非常緩慢。
趙東元在實(shí)驗(yàn)室
轉(zhuǎn)機(jī)來自一位復(fù)旦轉(zhuǎn)專業(yè)的本科生。2002年，復(fù)旦大學(xué)在全國(guó)率先施行本科生轉(zhuǎn)專業(yè)制度。酷愛化學(xué)、高考未能被第一志愿錄取的歷史系學(xué)生顧棟，申請(qǐng)轉(zhuǎn)到化學(xué)系，后選擇趙東元作為本科生導(dǎo)師，開始在實(shí)驗(yàn)室參與一些研究工作。
時(shí)隔十幾年，如今已是武漢大學(xué)教授的顧棟，回憶起2003年10月7日的那個(gè)深夜，依然難掩激動(dòng)。當(dāng)天，他用一種反常規(guī)的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)試得到一組非常漂亮的數(shù)據(jù)。“顧棟非常聰明，他提出把高分子先聚再合成的做法，一下子把步驟從5個(gè)簡(jiǎn)化成2個(gè)。”趙東元在學(xué)生的啟發(fā)下打開了思路。接下來兩個(gè)月，大家緊鑼密鼓調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)參數(shù)、測(cè)試分析，年底就基本得到了所有數(shù)據(jù)。
2005年，趙東元在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》上發(fā)表文章，在有機(jī)-無(wú)機(jī)自組裝的基礎(chǔ)上首次提出有機(jī)-有機(jī)自組裝的新思想，并將實(shí)驗(yàn)方法公之于眾。至今已經(jīng)吸引60多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的1500余家科研機(jī)構(gòu)跟蹤研究，利用相似的方法研究介孔高分子和碳材料等，發(fā)表論文4萬(wàn)多篇。
轉(zhuǎn)化成果已用于上海世博會(huì)、北京奧運(yùn)村
深耕介孔材料研究25年，勇闖基礎(chǔ)研究無(wú)人區(qū)外，趙東元也一直關(guān)注科研成果的轉(zhuǎn)化和利用。
“化學(xué)是離工業(yè)最近的一門基礎(chǔ)學(xué)科，很多研究成果都能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化。”趙東元相信“天生我材必有用”，既然能創(chuàng)造出這個(gè)結(jié)構(gòu)的材料，那么肯定能找到它的用途，哪怕目前來看還較昂貴。
趙東元（中）指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)
經(jīng)過不斷壓縮成本，趙東元團(tuán)隊(duì)將科研成果投入到工業(yè)化生產(chǎn)，開展大規(guī)模制備。比如：將介孔材料作為催化劑使用，實(shí)現(xiàn)了核殼結(jié)構(gòu)介孔分子篩催化劑千噸級(jí)生產(chǎn)與工業(yè)化應(yīng)用，大大提高重油轉(zhuǎn)化效率，在齊魯石化56萬(wàn)噸/年重油轉(zhuǎn)化裝置上工業(yè)應(yīng)用，已穩(wěn)定運(yùn)行5年，與國(guó)外UOP催化劑相比，中間餾分油收率提高1.5%，全國(guó)推廣后每年可為中石化增產(chǎn)約150萬(wàn)噸的高質(zhì)量油品。
在介孔高分子和碳材料的規(guī)模化制備和應(yīng)用方面，趙東元團(tuán)隊(duì)成果轉(zhuǎn)化催生出了介孔碳超級(jí)電容器、鈀介孔碳催化劑、銅錳介孔碳催化劑等產(chǎn)品，已經(jīng)利用于上海世博會(huì)、北京奧運(yùn)村等場(chǎng)景，近3年銷售額已超過4億元。
“布袋院士”已為本科生上課20年
2021年11月3日上午，趙東元在北京人民大會(huì)堂接受了國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)的頒獎(jiǎng)。頒獎(jiǎng)結(jié)束后，他馬不停蹄地趕回了復(fù)旦，因?yàn)榈诙煲辉?點(diǎn)，他要給本科生上課。
趙東元趕回學(xué)校為本科生上課。他拎著布袋子，袋子里裝著他的一等獎(jiǎng)證書。
于是，有了2021年11月4日一張刷爆朋友圈的照片。照片中，趙東元拎著布袋子，站在復(fù)旦大學(xué)袁成英樓門前。袋子里裝著他的一等獎(jiǎng)證書。拍這張照片的教師周桂發(fā)上午十點(diǎn)去開會(huì)，沒想到在袁成英樓門口碰見趙東元。“我很驚訝，‘你不是昨天還在領(lǐng)獎(jiǎng)嗎？怎么就回來了？’”這時(shí)，趙東元已經(jīng)上完兩節(jié)本科生的課，臉色紅潤(rùn)，帶著剛上完課的興奮。
趙東元重視本科生教育，堅(jiān)持為全校自然科學(xué)大類的大一學(xué)生上專業(yè)基礎(chǔ)課《普通化學(xué)》。作為全校的通識(shí)課程，這門課程概念多、內(nèi)容抽象，但他總能把課程講得詼諧有趣、深入淺出，并結(jié)合材料科學(xué)最新進(jìn)展給大家講解元素的性質(zhì)。從2003年起，20年來，一周兩次幾乎從未間斷。
5月中旬，又一次走出課堂的趙東元依舊難掩與學(xué)生交流互動(dòng)的快樂。“在課堂上學(xué)生們用求知的眼睛看著你，能夠給學(xué)生們播下科研的種子，真的很有意義。”趙東元透露，自己開設(shè)的超過百人的大課，每次學(xué)期初學(xué)生們都是要定了鬧鐘準(zhǔn)點(diǎn)搶課的，頗受歡迎。
育人，是他除了科研之外最為關(guān)注的事情。在復(fù)旦20多年，趙東元團(tuán)結(jié)了一批年輕人。他所帶的團(tuán)隊(duì)，有一個(gè)不成文的規(guī)定，每次趙院士獲獎(jiǎng)拿到的獎(jiǎng)金，有20%-30%用來資助年輕學(xué)者發(fā)展。
如今，趙東元已培養(yǎng)研究生和博士后百余名，為國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界培養(yǎng)了大量?jī)?yōu)秀人才，包括國(guó)家杰出青年科學(xué)基金獲得者7人、國(guó)家四青人才25人、全國(guó)優(yōu)秀博士學(xué)位論文獎(jiǎng)獲得者3人等，獲國(guó)家級(jí)教學(xué)成果二等獎(jiǎng)、上海市教學(xué)成果獎(jiǎng)、寶鋼優(yōu)秀教師特等獎(jiǎng)、上海市教書育人楷模等獎(jiǎng)勵(lì)和榮譽(yù)。
趙東元還有著更長(zhǎng)遠(yuǎn)的目標(biāo)，推出一批具有世界影響力的原創(chuàng)性成果，創(chuàng)制中國(guó)牌號(hào)的新一代催化材料，形成以功能介孔材料為中心的多領(lǐng)域全覆蓋研究高地，引領(lǐng)國(guó)際介孔材料領(lǐng)域的發(fā)展。
