教育聚焦

做科研最重要的是什么?复旦这位教授的答案只有一个字

做科研最重要的是什么?赵东元的答案只有一个字:爱。


“好奇心是人的本能,每个人都有。但真正要在科学上有所作为,我觉得最重要的就是‘爱’。这份爱不是简单的兴趣,而是一种从内心生发的理性思考。这种驱动力强烈到你愿意为它付出所有。”


今天的“科技创新 教育力量·高校科技创新成果巡礼”专栏,让我们一起走进中国科学院院士、复旦大学教授赵东元的科研故事——





图片


做化学研究要充满想象力

要有做探险家的能力


图片


什么是化学?化学是一门非常古老的学科,其起点最早可溯源至中世纪的炼金术。人们研究物质的起源、构成,从一开始就伴随着神秘。希伯来语中的“Chaman”,便是“谜团”的意思。


“造化钟神秀,阴阳割昏晓”,在赵东元看来,“造化”正是化学的本质,大自然创造了万物,通过事物与事物之间的相互变化,造就了大千世界。


谈及化学的特点,赵东元认为:“化学没有数学那么‘精确’,也没有物理那么‘高大上’,很多时候也看不见摸不着。一代代化学研究者,都是在黑暗中慢慢摸索前进。”比如,仅仅为了弄清楚空气的组成,人们就前前后后花了三百多年的时间。


“化学家要充满想象力,要有做探险家的能力。”赵东元强调。而与此同时,化学也是合成的艺术,是一门艺术的科学,需要被传承和创新。


开启近代化学之路的“化学之父”罗伯特•波义耳、创立原子论的约翰•道尔顿、“有机合成天才”罗伯特·伯恩斯·伍德沃德……回顾漫长的化学科学史,赵东元紧扣关键人物,分享了他对于科学精神的深入思考。其中,“独立”是关键词。


图片


为什么科学是“独立”的?赵东元表达了自己的见解:科学的每一次重大突破,都是一个人或者极少数人对人类共识的挑战。新实验结果催生的新理论往往是突破性的、跳跃式的,不可能从已存共识中演绎出来。常规科学是演绎的,而革命性的科学思维是破坏性的、超逻辑的。


创新的科学思维从何而来?赵东元认为,“正确的选题”,“好的科学方法”,“抛开功利、深邃思维和大胆质疑”,“科学合作和科学道德”,缺一不可。


基础研究的翅膀一旦插上应用的

铅砣,就难以高飞远举


介孔材料是指孔径在2-50 nm之间的纳米多孔固体,是纳米材料的一个重要分支。与微孔材料相比,介孔材料的孔径更大,更适用于大分子参与的化学反应过程;与大孔材料相比,介孔材料具有更大的比表面积和更多的活性位点,显示出独特的纳米限域效应。


图片

介孔高分子和碳材料的电子显微镜照片


过去20多年里,赵东元及其团队深耕介孔材料研究,开发大量介孔材料的合成方法,创制一系列全新的介孔材料,相关成果被数十个国家和地区的千余家科研机构跟踪采用。而他所创造出的20种新型功能介孔材料,全部以FDU(复旦大学)命名。2020年,他带领团队获国家自然科学奖一等奖。


如今,赵东元团队将介孔材料研究发展到了前所未有的新高度。其构建过程包括从原子到分子,再到功能基元和器件的逐级组装,为前沿交叉学科的发展提供新范式。此外,他们还将介孔材料广泛应用于催化、储能、生物检测、化妆品、水处理、电子材料等诸多方面。


图片

赵东元研发的介孔材料在工业上的应用


如何看待科学研究和应用之间的关系?赵东元认为,尽管化学是离工业最近的一门基础学科,很多研究成果都能实现转化,但基础研究不能只考虑经济效益和应用价值,而应当专注于提出问题和回答问题本身


“正如化学在炼金术、炼丹术中存在了很长时间,当人们以获取黄金为目的时,它就不是科学。”赵东元说,1661年,当罗伯特·波义耳写下第一本化学“教科书”并开始研究物质的本质和物质的变化时,化学才成为了一门科学。


“基础研究的翅膀一旦插上了应用的铅砣,就难以高飞远举了。”他强调,做科研不要总是问“有什么用”,只有先回答好基础问题,才可能围绕已有的科研成果,实现更为广泛的应用。


图片


面向未来,如何设计具有特殊功能和动力学特征的分子?细胞的化学基础是什么?思考和记忆的化学基础是什么?怎样能够探索全部元素的可能组合?赵东元认为,这些议题是化学基础研究亟需解答的问题。


而面对生成式人工智能的兴起,赵东元也感受到了紧迫感。“现在,我们利用AI可以设计出200多种晶体材料,放在以前,人们要不断试错,花掉10年甚至更长时间。”目前他正在带领团队致力于将人工智能与传统化学研究相结合。


就在2023年11月,复旦大学成立相辉研究院,赵东元受聘为首任院长。该研究院聚焦攻关前瞻性、挑战性、高价值的关键科学难题,着力营造宽容、开放、活跃、自由的学术环境,为人才“十年磨一剑”提供制度保障。


“只问是非,不计利害”的科学精神,是赵东元始终倡导的。他期待与更多科学家并肩努力、心无旁骛,“让科学成为未来中国重要的文化基因,让科学伴随我们的梦想实现”。



策划 | 教育部政务新媒体

来源 | 教育政务新媒体联盟成员单位复旦大学供稿