这项研究开拓了纳米科学的新方向(2020年度国家科技奖获奖项目巡礼(下))( 二 )


接下来的两个月 , 赵东元带领团队紧锣密鼓地开展实验 , 调节参数、测试分析 , 年底就基本得到了所有数据 。2005年 , 赵东元发表文章 , 在国际上率先提出了有机—有机自组装新思想 , 并公布了实验方法 。至今 , 已有60多个国家和地区的1500多家科研机构开展跟踪研究 , 利用相似的方法研究介孔高分子和碳材料等 , 发表论文4万余篇 , 引领了国际介孔材料领域的发展 。
此后 , 赵东元带领团队建立了体系化的合成方法学 , 创制了一系列不同孔径、形貌、组成、孔道结构的有序介孔高分子和碳材料;提出了多元协同共组装新策略 , 实现了介孔高分子和碳材料功能的精确调控 , 将多种功能普适性地引入高分子和碳材料中 , 创制了全新功能介孔复合材料;揭示了介孔独特的物质输运和界面反应规律 , 解决了微孔传质限制和大孔活性位点少的难题 , 完成了高比容量、高功率和长循环稳定性电化学储能器件 , 为独特的新一代药物合成催化剂、仿生离子通道、柔性微流控器件等的构筑奠定了基础 , 创造了巨大的经济效益 。
天生我“材”必有用 , 做一个拿着“凿子”在微观世界里造孔的人
经过不断压缩成本 , 赵东元团队已将科研成果投入工业化生产 , 并开展大规模制备 。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LED路灯和电动汽车上都得到了示范性应用 。此外 , 成果还在生物检测、环境处理、电子材料等诸多方面得到广泛应用 。赵东元始终坚信 , 天生我“材”必有用:“化学是离工业很近的一门基础学科 , 很多成果都能实现转化 。”
赵东元一直自称“是一个拿着‘凿子’ , 在微观世界里造孔的人” 。研究多年 , 他甚至养成了一种“职业病”——平日里但凡看到什么材料 , 都想把它打成孔 。“在20年的研究过程中 , 这个团队就是在一直不停地创新 。”团队成员、复旦大学化学系教授李伟说 。
赵东元记得 , 自己刚回国的时候 , 国内的科研条件与国外的差距很大 。复旦大学提供了3万元的科研经费 , 赵东元咬咬牙买了一台电脑 。实验条件简陋 , 没有高压反应釜 , 他就拿塑料瓶代替 。
“如今 , 我们的科研条件非常好 。搞基础研究要有一股崇尚科学的精神 , 青年科学家更要解放思想、钻研求证 , 有甘坐冷板凳的精神 。”赵东元说 。
赵东元是出了名的“拼命三郎” 。他一度几乎每周工作80小时 , 常连续十几个小时泡在实验室 。“中午大家一起吃饭的碎片时间 , 赵老师也常常讨论学术的问题 。”李伟说 。在学生眼里 , 赵东元是一个像介孔材料一样 , 有着强大“吸附能力”的老师 , 经常和学生们“打成一片” 。
李伟记得 , 当年吸引他投身这项研究的 , 就是赵东元在一场学术报告中展示的美轮美奂的介孔材料 。在教书育人方面 , 赵东元从不为学生设限 , 积极鼓励大家自由探索 , 但每一篇论文 , 他都会严格把关 。
“我们的文章 , 经过赵老师修改后 , 经常满篇都是红笔标注 , 甚至中英文标点符号、单位符号 , 他都会仔细修订 。”李伟记得 , 赵老师回邮件非常快 , 不管身在何处 , 学生的论文他都是一个字一个字修改后才准投稿 。正是在这样几乎苛刻的要求下 , 赵东元指导的研究生曾3次获评全国百篇优秀博士论文 , 如今团队不少成员都成长为科研骨干 。
除了带研究生 , 赵东元还会为本科生讲授普通化学课 , 一周两次 , 寒来暑往 , 多年不辍 。要是第二天有课 , 即使前一天还在外地开会 , 他也一定要连夜赶回学校 。