【物质的奥秘】2018物质科学奖学术报告会精彩对话

时间:2018-11-16


余金权:我们进行一些比较严肃的科学问题之前,我们可以先提一个题外话,大家刚刚都听到丁健丁总一番感人的发言。我觉得我听了以后也非常感动,他高中的时候就有这个梦想,要研究新的催化剂,改变世界。但是我觉得非常遗憾,他误入了北大化学系,耽误了他的前程(笑)。


但是北大的化学系老师也不要有压力,因为我觉得最后你们会培养另外一位人才,用另外一种方法为化学做出巨大贡献。所以我的问题是,假如说你们北大有一个像丁健一样的学生,有这样的梦想,学习非常好,但求学过程遇到了很多困难。


因为遇到困难所以就很没有把握,不知道能不能在某一个方面坚持下来,能够向在座的各位老师一样独当一面,开一个天地给自己。说实话我在你们这么年轻的时候,有时候非常迷惑。我想问这三位老师能给什么样的建议。如果你们的建议好当然最好,但是如果不好的话变成另外一个丁健也不是太差,大家说对吧?(大家笑)

 

冯小明:余老师这个问题既好又不好,好是,如果我们回答的好,就把他带到化学里面来,实际上我非常希望把大家带到化学里面来。但是也希望多几个丁健,愿意给化学投资,愿意给科学投资,那也很好。实际上,我觉得只要成才就都可以,为社会做贡献都好,关键是大家不管做什么,一个是选准自己的兴趣。所以我在我课题组,我有一个课题组文化和课题组要求,我们这么多年走过来,课题组文化是智慧、勤奋、诚信、自信,抓住机遇,走向成功。


智慧就是北大的同学和老师的智慧,比我要高得多。我是想上北大,进不来,想教北大没机会,还是进不来(笑)。所以刚刚进来的时候,我让大家给我照一张北大化学院的照片。我是想说,大家都很聪明。最后不管是做丁健也好,做席振峰老师也好,做化学也好做余金权老师也好,都是一个坚持选择的目标。

 

勤奋很重要。为什么现在非常多的优秀学生,出门的时候差别很大,有些同学进来了继续努力学习,继续奋斗,勤奋,有些同学进来了,经过高中,认为受到了摧残,然后我现在要休息,要打打游戏,把以前失去了时间补回来,睡睡懒觉。这次就有一所大学的20多位同学从本科降到了专科(余金权:这样你也成不了丁健了吧)。所以大家到化学里面来,勤奋很重要,丁健是很努力,他考试成绩很好,没有挂科。

   

第二,诚信也非常重要,古话讲一诺千金。所以我们做什么事情,考试要诚信,做什么事情都要诚信。更重要的是,大家还要有自信,你把能力显示出来后,一旦机会降临,就会抓住。

 

我的实验室除了文化还有就是要求,坚定信念,敢于创新,实事求是。因为一个人的理想信念,目标很重要,不管你要成为丁健也好,要成为一个化学工作者也好,你一旦有了目标,要朝着这个目标去奋斗,而不能等着这个目标来找你。

 

做任何事情,你要敢于有一些突破,有一些原始创新的东西,如果跟着别人走,只能是证明别人优秀,如果你自己第一个去做,你做成了,别人跟着你走,那是别人来证明你优秀,这就是敢于创新。最后是实事求是,很多事情我们要实实在在的,尤其是做有机合成化学,每一个反应都要经过很多重复。


我们一篇文章发表后,会有有很多单位和个人发邮件来问,一旦遇到一个小问题,他就要问你这个东西我现在做不出来,你能告诉我你们有没有什么诀窍。如果你告诉他,他都做不出来,他就会怀疑你造假,所以不要抱着侥幸心理。

 

四是人人都要有责任感,不能等着别人把事情做好了,自己来享受,自己要把自己能够做的事情尽可能做好,分担你的责任,所以我的感受是,不管做丁总也好,做化学也好,教书也好,大家都要坚定自己的理想信念,把事情坚持下去。


余金权:你回答的非常好,只是另外两位老师就轻松了,你把他们的话都讲完了(全场笑)。

 

马大为:我想补充两句,在研究过程中,在我课题组,你们可以想像,因为我有不同的研究领域,其实相对来讲比较有能力的人都去做全合成去了。但是方法学,可以说,是我回想自己一生来讲,是对社会贡献最大的一个东西。其实这里面真正在过程中给我做这些贡献的人并不一定是最聪明的人,但是他就是照着你的思路一点点帮你往前走,特别是你刚才在讲酰的草酰二胺型配体,我用了三代学生,第一代人做了半年,那是一点机会都没有的,但是我知道这个配体是非常重要的,做了半年或一年后基本上没有什么结果。按照现在的规定,他要发表一篇论文,我只好让他换一个课题。


再来一批人他不太懂,不知道这个东西难,所以他再做一次,结果又不行,直到最后,第三批人,他还是不知道,这个东西过去有多少难度,让他再重复原来的东西,再去走一遍,最后就是通过研究过程,偶然发现了这样一个配体。


所以在这一方面,并不一定你要多聪明,你要坚持,你知道这样一个东西是重要的,因为现在太多人喜欢的是我是不是要赶快有一个结果,能够发表一篇文章,这样一个东西,假如你能够都预测到,肯定能够的,这种成果不一定是最伟大的,因为只有你在根本没有希望的时候,坚持不停的去探索,发掘出来的这些东西,有可能影响力是最大的,这是我自己的感受。

 

余金权:在座的都是北大的学生,所以这个问题席老师一定要发表看法,压力不要太大。

 

席振峰:首先作为东道主,再一次祝贺两位获得未来科学大奖物质奖。实际上这两位获奖以后,我一直在想获奖的原因,除了学术做的好之外,通过他们俩刚才回答问题的方式,我也找到了他们获奖的另外一个原因。所以你们俩对学生培养思路我是非常赞同的。但是呢,我自己教本科生已经教了十来了,北大对本科教育是非常重视的,本科教育是通识教育,就是培养学生在未来怎么样去思考,怎么样去找自己的兴趣。还有一个叫做因材施教,本科教育是非常重要的一方面。我想补充的就是这样。


余金权:谢谢三位老师。接下来我们就进入正题,今天的主题就是催化剂,发明新的催化剂。我想在提问之前,把这个主题放在一个历史的侧重,先给大家做一个很简单的介绍,跟大家一起分享,然后再对几位老师进行具体的一些问题。其实刚才很多人都说了,催化剂是核心,很多化学反应的核心,其实你任何一次握手,一个微笑,都有几千万的反应在发生,一瞬间,很多催化反应,甚至你跟同伴的拥抱,更是几千几万个反应在同时进行。催化反应是很重要。

 

但是如果你从另外一个大的学科来看,催化反应是为有机合成服务,还是为合成分子服务。从刚刚两个老师的报告可以看出来,他们会秀给我们看,做什么样有用的分子,所以大的学科是合成分子的科学。合成分子190年的历史,从第一次人类做有机合成是190年以前,德国化学家合成料素,一个碳原子,这190年合成的过程中我们发生了很多新的反应。新的反应,按键的断裂方式来看,人类化学合成的高潮期,应该是上世纪三十年代到八十年代。


中国由于各种历史原因,错过了这样一个黄金的机会,所以人名反应中国是很少的,以中国人名命名的人名反应非常少。到七十年代以后,发展新反应,进入新的时期,就是发展催化剂的时期,这个时候整个概念改变了,键不是断裂方式,很多都已经发现了,关于怎么样做一个催化剂,把它做的更好,把反应做的更有用,这是我们今天听的报告里很主要的一点。

 

经过这么多年的努力,今天我们看到了,周其林、马大为,冯小明,他们三个人可以称得上是人名催化剂,将来会在文献里面,甚至在教科书里面会出现,这是以中国人名命名的催化剂。所以以这个为名义,我想请大家为他们三位鼓掌,表示祝贺(全场鼓掌)。

 

在这样一个背景,这样一个侧重里面,我们可以更好的理解他们的贡献,为什么他们能得这样的大奖。有诺贝尔奖得主提到过,现代的有机化合反应,真正的竞争是竞争它的经济性、成本、环境友好,这几个指标是最关键的,从应用的角度。


但是从科学的角度,作为学生和我们这些做研究的人,另一位诺贝尔奖得主说的更加精辟,就是现代有机化学反应的核心是什么,是发现新的催化剂去加速反应,只有发现加速反应的催化剂你才能把它做的更经济、更快,应用更广谱,催化剂用的更少,这些今天两位获奖者都在报告里都讲了。

 

在这样一个背景里面,我首先问三个老师一个问题,就是以催化剂发明为核心,现代合成化学反应,我们追求的是要越来越完美,你们认为从现在开始来看,过去190年,往后看,今后50年最大的挑战是什么,对你们来说?要把这个催化剂做的更好,把有机合成做的更完美,你认为最大的挑战是什么?

 

马大为:我自己认为,催化剂的活性和价格都要改善,因为现在真正很多催化剂还不能工业应用的主要原因还是成本问题,我们国家在精细化工上是大国,在制药工业上也是第一大国,今年最严峻的一个问题是很多厂都关掉了,一关以后,很多药的价格几倍在上升,这是什么原因呢?就是因为他过去用的一些很经典的转化过程不能再用了,因为污染太大了。


污染太大以后,大家再用新的,成本就上去了,这样的话实际上对我们来讲是很多很好的课题,你要学有机的话,包括氧化,包括还原,很基本的一些反应,到现在为止都是一些剂量的,用一些试剂在做的。假如我们有一个合适的,比较好的催化剂,你想让它做什么就可以做什么,这样的话我觉得在成本上应该能降低,自然而然在工业界就会去用了。


前几天,我们真的听了一位专家讲的,他们现在也开始做酶的催化剂。这是另外一个角度,这对我们来说也是一个很大的压力,我们自己发展催化剂的时候是不是也要考虑跟酶的竞争问题。催化剂将来非常有前途,但是最大的问题是你的效率是不是很高,成本是不是很低,这对工业是非常有用的。


余金权:我们请席老师从不同的角度补充一下,我觉得你和冯老师更多的是从有机合成的角度去说,我想听一听席老师从基础的金属键催、化剂方面的考虑,你觉得挑战在哪里?


席振峰:我觉着又找到了一个获奖的原因(全场笑),就是对这个问题认识非常深刻。我自己没有做催化反应,但是催化反应是我一直想做的,我一直想把剂量反应变成一个催化反应,但是把剂量反应变成一个催化反应是非常困难的。困难的程度基本上就是把一个实验室的反应变成一个大规模应用的工业化的反应相比差不多的难度。


因为我们国家做催化反应的除了这两位获奖者外还有很多。在国际上关于催化方面的文章是最多的,有很多的反应非常有用,但是如何把这些反应变成工业上真正能够用起来的,中国还有很长的路。我也经常听别人这么说,我也相信是真的。在实验室的一些反应,如果真的能变成大规模的工业应用,其实有很多的东西,包括放大过程等等。


余金权:定量的反应做催化,也有很多问题要解决,但是定量的反应是一个基础的科研,对催化是非常有启发的。比如做结构、做金属的结构,做键的形成,形成新的方式,我们也可以得到一些借鉴。请冯老师补充一下,你觉得最大的挑战是什么?


冯小明:最大的挑战我还是认为新的催化剂出来了,它还是活性和效率,因为我认为价格不是问题,假设一个催化剂,就像周其林老师的那个催化剂,相对来说比较贵,但是一个分子可以产生455万个,甚至1000万个,已经没有成本价格了,所以我认为最重要的还是效果和活性,如果一旦催化剂效果活性上去了,大工业也好,什么也好,都好办。


余金权:刚才两位老师的报告已经给了我们一个大概的内幕,就是你们设计催化剂的过程,但是你们实验室里肯定有很多不为人知的故事。就是应该不像你们讲的这么简单,我相信一开始会有很多我们不知道的故事,因为就像你说的,早期的平面的、单的也人做,但是怎么跳到两面的、双的,能不能给我们分享一些真正的内幕?


冯小明:余老师对这个本身看的很透,因为大家讲出来的东西实际上都是经过优化,真正做的时候,我前面说了一句话,稀里糊涂。还有刚才马老师提到的,我们做氮氧的时候,一个博士生做一年不出来,但是最后让一个本科生做出来了,这个也让我们课题组的博士生很汗颜。


还有就是早期的时候我们坚持一定要有刚性骨架,我们大量的精力在刚性骨架,后来有一个学生把柔韧结构出来了,所有后面大量的反应都是用柔韧结构,也就是有时候概念的突破,要敢于冒险,突破可能就是一片天地。




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