本刊記者 徐 賽
“逐夢”化學——記浙江大學高分子科學與工程系副教授凌君
本刊記者徐賽

20世紀30年代,尼龍纖維被成功研制,人類宣告脫離棉、麻、毛、蠶絲的簡單編織時代。21世紀,工業、農業、醫藥行業、基因生物領域等合成纖維的大范圍應用,將人類帶入高分子合成材料時代。
未來,高分子材料又將如何改變人類生活?更多性能優良的高分子材料又將如何合成呢?高分子材料合成的關鍵是催化劑的“加速”作用,而稀土金屬配合物的催化作用特點顯著,加之中國又擁有豐富的稀土資源,優勢得天獨厚。
現執教于浙江大學高分子科學與工程系的凌君博士,在四四方方的實驗室追逐著畢生之夢,在靜謐安然的大學校園實現著育人之心。十年如一日,專注于“釋放”稀土中的“催化”作用,他為高分子合成材料研究孜孜不倦,為行業人才的培育默默奉獻。
樸實的衣著,樸實的話語,蘊含的卻是他為祖國“加速”發展的夢想。
凌君與化學結緣已逾十載。人生的美好年華,都奉獻給了顯微鏡下的粒粒分子、原子與離子。
高中畢業,他保送入讀浙江大學。2002年,從沈之荃院士“麾下”博士畢業后,凌君就開始了留校執教生涯。為提升自己的科研能力,工作3年后凌君毅然奔赴美國南加州大學化學系做博士后研究。憑借學術上優異的研究成果,凌君榮獲全國優秀博士學術論文提名獎。這期間,他逐漸縮小研究范圍,確定了在離子聚合方向上進行縱向挖掘。
在高分子化學研究之路上,凌君始終把“創新”放在第一位,堅持不懈,展開了一場化學的“逐夢之旅”。
早在2001年,還在讀博的凌君就提出了可以利用異丙醇端基終止結合核磁表征方法來判斷內酯和碳酸酯類單體開環位置,這一研究發現成為環酯單體聚合機理研究中證明單體開環方式的重要科研手段。
單體開環要在催化作用下才能產生聚合,生成生物相容的聚合物。為尋找環狀單體開環聚合的催化劑,凌君帶領團隊小組成員進行反復試驗,證明芳氧基稀土催化劑的催化效果十分有效,它能夠在溫和條件下催化環酯開環聚合成擁有可控結構的可降解型的均聚與共聚物。并且他還根據稀土催化劑高活性和高可控性的特點,設計出用于催化反應活性差的單體開環聚合的稀土催化劑。
多年研究經歷讓凌君發覺,科研并非孤立存在,擁有交叉學科的思維方式十分必要。
早在本科時期,計算機編程就是凌君著迷的課程。在之后的化學實驗中,他把計算機的編程知識與聚合反應動力學理論結合在一起,獨立編寫程序,建立了稀土催化開環聚合鏈轉移反應模型、開環共聚單體競聚率測定模擬方法、稀土催化劑催化丁二烯氣相聚合微觀反應動力學模型、稀土催化苯乙烯本體配位聚合反應模型等,為聚合實驗提供了有效的理論“武器”。同時,運用量子化學計算方法提出了“環狀單體在稀土上配位、單體開環插入”理論,從開環聚合的本質上解決了稀土催化劑的催化機理問題。
另外,在離子型聚合的研究上,凌君首次把中國太極中的“陰陽”之理與陰陽離子相結合,于2014年提出“兩儀聚合”的離子聚合概念。此概念結合陰、陽離子聚合于一個引發劑的兩端,跨越了鏈式聚合與逐步聚合的界限,實現了從單體開始一步法直接聚合成多嵌段聚合物。
作為一名科研人員,不僅要埋頭實驗室,還要抬頭看未來。發掘社會需求,才能創造出更適合社會發展的科研成果,從而助推人類進步。
在倡導綠色化學的今天,凌君除了把眼光放在離子的聚合問題上,還首次用水萃取的方法實現對水穩定、操作簡便的三氟甲磺酸稀土的重復利用,為綠色化學提供新的研究視角。
冰凍三尺,非一日之寒。不積硅步,難以成千里。多年來,凌君得到了社會及同行的極大肯定。迄今為止,他發表近百篇SCI論文、授權專利4項。自2009年以來,他作為負責人承擔了多項國家自然科學基金項目,獲得德國洪堡高級研究者基金,帶領團隊成員廣泛參與國內外學術合作與學術會議。2015年,由他主持的浙江省自然科學基金項目“稀土催化合成多嵌段聚合物新方法——Janus聚合基礎研究”也正式啟動,他帶領的團隊將在高分子合成化學方面開拓出新思路、新方法,成為高分子合成材料領域研究的重要力量………

凌君(右)邀請德國著名高分子科學家Axel Müller教授(左)、日本著名高分子科學家平尾明教授(中)到浙江大學訪問。——2014年春攝于浙江大學邵科館

美國著名高分子科學家Thieo Hogen-Esch教授(中)應邀來浙大高分子系做報告,并與本課題組成員一起進行學術討論會。——2013年秋攝于浙大高分子系
科研,并非孤軍奮戰。執教,亦是育桃李滿天。
自2002年留校任教,至今已逾10年。三尺講臺,承載著凌君一生的眷戀。時間,早已把他錘煉得爐火純青。
《計算機在高分子科學中的應用》這一課程自2004年在浙江大學創立伊始,他即作為主講人教授10多年。在風趣幽默、深入淺出的講解下,代代學子惠澤于他在Monte Carlo模擬、量子計算方法、分子動力學模擬等計算機模擬方法與高分子化學反應機理、反應動力學、聚合鏈形態與聚集態結構等方面相結合的見解與心得,在計算化學這條道路上取得了諸多不斐成績。
僅近3年來,在他的指導下,就有3名研究生赴德國和法國進行3個月以上的交流學習,1名博士生已經獲得國家留學基金委資助赴法國進行為期兩年的聯合培養;另有1人赴法國參加國際會議……
作為老師,最開心的事情莫過于看到自己的學生“青出于藍而勝于藍”。為了給學生提供更高的科研平臺,凌君借助國際影響力,每年邀請3位以上國外著名高分子科學家來浙大作學術報告,參加課題組學術活動,為學生創造更多的合作交流與鍛煉的機會。
與此同時,他在開拓高分子合成材料領域的未來之時,也提醒學生要時刻關注著與交叉學科的聯合研究。他教導學生催化劑性質、活性/可控聚合反應方法學、以及新型聚酯與聚氨基酸材料的合成與表征研究是基礎工作,合成功能性材料具有可降解性、優良的生物相容性,可作用于藥物控制釋放、靶向藥物載體、基因傳輸載體等的生物材料領域,因此交叉合作是未來科研之路。
時代在發展,科研在進步。
懷揣著執著的科研精神、敏銳的科學洞察、精準的市場判斷,凌君的化學之路一直與時代接軌。活性/可控聚合方法學、新型稀土催化劑的合成與應用、復雜拓撲結構高分子合成與性質、功能高分子材料的合成與應用、量子化學計算與分子模擬……都關系著當前及未來醫藥工程、基因傳輸、生物傳感器等高精尖領域的快速發展。
如今,日新月異的科技力量引領著生物醫用材料領域的快速發展,對新結構和性能的生物相容性和可降解性高分子聚肽/聚酯材料的需求將更加旺盛。在凌君看來,發展新聚合方法和完善聚合理論,設計針對生物醫用高分子材料合成的高效高控制性稀土催化劑,不僅是領域所迫,也是時代所需。在今后的科教進程中,他也將會一如既往,向著更加高遠的目標邁進。