在納米材料上造孔，看科學(xué)家大顯神通

在生活中想要造個(gè)肉眼可見(jiàn)的孔或許并不難，但是你能想象在微觀世界，也就是在一根頭發(fā)絲的萬(wàn)分之一的尺度上造孔嗎？

我知道有個(gè)人可以做到，而且他是世界上目前做得最好的。他就是中國(guó)科學(xué)院院士、復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系教授趙東元。

“手有魔法”的科學(xué)家

在微觀世界里，孔的直徑在2納米至50納米之間的材料被稱(chēng)為“介孔材料”，這個(gè)材料用肉眼是看不到的。在這種材料上造孔，能夠讓更多的物質(zhì)在其中相互傳輸，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，從而被應(yīng)用到日常生活中。

“如果有一種介孔材料，趙東元做不出來(lái)，那世界上可能就沒(méi)人做得出?！甭?tīng)到這句話，趙東元憨然一笑：“一點(diǎn)兒沒(méi)錯(cuò)，在介孔領(lǐng)域，我們團(tuán)隊(duì)確實(shí)是做得最好的，絕對(duì)敢說(shuō)引領(lǐng)世界。”想知道他是怎么辦到的嗎？往下看，一起探索科學(xué)家的“魔法”！

趙東元稱(chēng)自己是“造孔之人”，看到別人做出了新的化合物后，他總會(huì)琢磨能不能在上面打個(gè)孔——相當(dāng)于拿個(gè)鑿子在看不到的微觀世界里鑿孔。這是怎么辦到的呢？趙東元生動(dòng)地解釋道：“在宏觀世界，我們是通過(guò)類(lèi)似鑄造的方式做蜂窩煤。你先做好一個(gè)模具，然后在模具上澆注攪拌好的煤灰，過(guò)段時(shí)間再把模具去掉，蜂窩煤就做成了。其實(shí)在微觀世界也是這樣一個(gè)道理。先讓分子拉起手來(lái)形成模具，把想要做的東西倒在模具里，就像澆鑄，再把分子模具去掉，介孔材料就誕生了。”

知識(shí)加油站

在趙東元眼中，介孔材料可謂是無(wú)往不利的材料“尖兵”。如今，在很多領(lǐng)域介孔材料已經(jīng)發(fā)揮出巨大的應(yīng)用潛力，比如石油化工、鋰離子電池、生物醫(yī)療、隔熱材料，甚至是化妝品研制，都能見(jiàn)到它的身影。

介孔材料能制成一種新能源電池，使充放電的反應(yīng)速度加快，可以有效將電池充放電性能提高20%以上?，F(xiàn)在電動(dòng)車(chē)充滿電需要好幾個(gè)小時(shí)，而有了這種電池，將來(lái)可能只要半小時(shí)就能充滿。

“熱愛(ài)造孔”的院士

35歲回國(guó)，44歲當(dāng)選中科院院士，58歲獲得國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)……在許多人眼中，趙東元的科研道路非常順，但這背后是他幾十年如一日的熱愛(ài)與勤奮。剛回國(guó)時(shí)，趙東元幾乎每周工作80小時(shí)，連續(xù)10多個(gè)小時(shí)泡在實(shí)驗(yàn)室里是常態(tài)。就連中午吃飯時(shí)間，他也經(jīng)常用來(lái)與學(xué)生討論學(xué)術(shù)問(wèn)題。

趙東元一直沉浸在化學(xué)世界的“異想天開(kāi)”中。2001年前后，當(dāng)全球介孔材料的研制都局限與無(wú)機(jī)材料時(shí)，趙東元突發(fā)奇想：高分子材料又輕又軟又好用，能不能做出有機(jī)介孔材料？

靈光一閃的背后，是多年的艱苦奮戰(zhàn)。終于，在2005年的時(shí)候，趙東元團(tuán)隊(duì)原創(chuàng)性地提出了有機(jī)材料自組裝的新設(shè)想，并將實(shí)驗(yàn)方法公之于眾。國(guó)際學(xué)術(shù)界評(píng)價(jià)這項(xiàng)研究成果是介孔材料領(lǐng)域“里程碑式”和“先驅(qū)”的進(jìn)展。

“課比天大”的教師

一個(gè)又一個(gè)榮譽(yù)，讓趙東元身上貼滿了各種傳奇的標(biāo)簽。但他最鐘愛(ài)的仍是“教師”這個(gè)身份。“課比天大”“遲到5分鐘就是教學(xué)事故”……這門(mén)“不能遲到”的普通化學(xué)課，趙東元連續(xù)上了20年，幾乎從未間斷，就算出差也要連夜趕回，連生病需要手術(shù)也會(huì)為課堂“讓路”。

每次備課，趙東元都會(huì)將最新的研究進(jìn)展融入課堂?！昂芏鄬W(xué)生肯定會(huì)聽(tīng)不懂，但他們可以感受科學(xué)家的偉大，科學(xué)精神的偉大。”趙東元希望，年輕學(xué)子們能在牢固掌握專(zhuān)業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)上，打破常規(guī)地發(fā)現(xiàn)科學(xué)問(wèn)題，用強(qiáng)有力的理性思維仔細(xì)求證，不斷創(chuàng)新突破。

“科研需要你沉浸，需要你喜歡。喜歡，就能迸發(fā)出無(wú)窮的力量。只要沉靜下來(lái)去思索，去刨根問(wèn)底，總有一天會(huì)得到回報(bào)?！壁w東元對(duì)化學(xué)的熱愛(ài)，將一直激勵(lì)著他在這個(gè)領(lǐng)域上開(kāi)拓進(jìn)取，發(fā)光發(fā)熱。如果你也對(duì)化學(xué)產(chǎn)生了一些好奇，不妨試著去了解它吧！或許在未來(lái)，你也能體會(huì)到趙東元的快樂(lè)。