1992年,美国美孚石油公司(Mobil)的研究人员在《自然》(Nature)杂志上合成出有序介孔材料。正在读博士的赵东元看到:这一发现用到的合成条件,自己也用过。
受此启发,他这一研究,就是三十多年:这位“造孔之人”把介孔材料从无机做到了有机,和同事创制了20多种以“FDU”(复旦大学英文简称)命名的介孔材料,又把它们送进产业端。
8月13日,中国科学院院士、复旦大学教授赵东元因对介孔材料的可控合成、机制理解及工业应用方面作出的开创性贡献,获得2026年未来科学大奖物质科学奖。
以下是腾讯新闻科学《一起来唠科》与赵东元院士的对话实录:
一、“造孔”的下一站:更便宜的孔,和会呼吸的孔
问:二十多年里,您既完成了介孔材料的原创突破,也把它送进了石油化工和能源环境的生产现场。这两件事,哪一件更难——是从0到1的突破,还是让一个原创想法真正在现实里产生价值?
赵东元:对我来说,还是后者难。我是科学家,不是工程师:基础研究也很难,但是乐趣无穷;工程完全不一样,它不像基础研究,自己闷头去想就能突破,它需要团队不断探索。从实验室一公斤的产品到一千吨的产品,从过滤到干燥,生产线中任何一个过程不通,整个放大就要失败。生产过程中最大的问题是重复率,也就是良品率——每一次合成都要做出相同的产品;另外,颗粒度也很难控制。此外,工业化还要经受资本、市场、成本的考验,需要团队和社会的方方面面共同努力,这个过程很煎熬、很难。
问:您当下最关注的领域内的科学或工程问题是什么?
赵东元:我最关心的还是造孔的过程怎么样能够更简单。好比说我们把介孔碳用到硅碳负极,解决了膨胀和能量密度的问题——要不然电池一充放电就鼓包了——但还是解决不了成本问题。我们的硅碳负极已经吨级生产,效果特别好,但因成本太高暂时不能推广应用,所以我在想如何更便宜地造孔。
另一个最有前途的是生物体系。细胞的生长过程都离不开孔,人类的肺脏、血管都是通过孔道传输物质和能量。我能不能合成出可呼吸、可塑、具有生物相容性的介孔材料?将来用于细胞和药物筛选,前景应该非常广阔。
二、即使将来核聚变出现,承载能源的问题仍需解决
问:从全球来看,气候变化和地缘因素都在推动能源结构的变革。您曾提出,化学是未来能源变革的重要基石——具体来说,化学最可能在哪个环节带来根本性的改变?
赵东元:我们生活在能源的世界、能量的世界。爱因斯坦讲E=mc²,每一种物质都是能源的载体。那我们怎么去开发新的化学反应、新的能源转化过程?让它可以储、可以放,既清洁又不污染,这是化学最追求的前沿发展。
即使将来核聚变出现了,解决了能源的来源问题,它还有一个承载的问题——比如电池,需要化学反应去承载、去体现这个过程。
再说生命,生命过程太奇妙,很多都是化学过程。比如记忆到底如何实现:大脑、神经网络是通过形态来记忆的,这个过程里发生了什么化学变化?什么键在起作用?这些键能不能被控制、能不能被体现?这些都是化学最前沿的问题,将来对人类理解自然会有重大改变。
三、给学化学的年轻人:打好基础,利用学科交叉走到创新前沿
问:今天的年轻人如果想选择化学专业,您有什么想对他们说的?
赵东元:我从小热爱化学。为什么?化学是创造物质的科学,是中心科学。它和物理等其他科学不一样:化学里面五颜六色的变化,看着就像魔术师一样——把两个无色的东西放到一起,“啪”就变成有色。为什么会这样?只有化学才能创造全新的物质、材料。

化学另一个特点是交叉,它是所有科学的基石:材料、能源、环境、地学,都要靠化学去解决。
对准备学化学的大学生来说,化学基础知识是最近300年形成的,学起来并不难——中学已经学了一部分。但最重要的,是用它去解决实际问题:污染、能源、地质、生物的问题。化学其实是一个非常基础、又非常前沿的学科。你看现在的诺贝尔奖,好像都是生物领域,其实是通过化学的手段去研究的。所以我觉得化学的前景非常广阔。我的建议是:先打好化学基础,再利用化学跟其他学科交叉,走到前沿。
我常跟学生讲,作为一个好的科研工作者,就要与众不同,要异想天开,要有创新性。我们做科研的乐趣就在于此——每天做一样的东西,枯燥、繁琐、无聊;但当你有一个新想法,把它实现、取得好结果,不需要谁来表扬,学生有时候都会高兴得蹦起来、跳起来。
当然,这个创新不是考试得100分——考试是有标准答案的。创新需要不断积累:扎实的基础、对前沿和领域进展的了解,加上深入思考,又能动手去实践,那你一定会有所收获。所以它不是简简单单考一门试,而是要在脑海里不断养成创新的习惯——今天不行,明天或总有一天会行。(完)






