近日,在回答“科研中最重要的是什么”时,中国科学院院士、复旦大学化学与材料学院院长赵东元如是说。在热爱的驱动下,赵东元在功能介孔材料领域深耕了30多年。作为20世纪90年代发展起来的崭新材料体系,介孔材料的孔径介于2至50纳米之间,有着极高的比表面积、规则有序且可调节的孔道结构、狭窄的孔径分布,在能源、健康、信息、环境等诸多领域具有广泛的应用前景。
赵东元带领团队提出了“有机-有机”分子自组装方法,创造了有序介孔有机高分子和介孔碳材料,使得介孔材料的应用范围拓宽至能源、环境、生物医学、电子信息等领域,创造出了巨大的经济效益。他的成果获得了2020年度国家自然科学奖一等奖,被国际同行评价为“先驱”“里程碑”,吸引了60多个国家和地区的1500余家科研机构跟踪研究。
赵东元对化学的热爱,早在中学时期就萌芽了。初三期中考试前,经过大学生哥哥的辅导,赵东元的化学竟考了100分。从此以后,他对化学的兴趣越来越浓,高考填报志愿时更是全部选择了化学专业。1998年,在海外完成博士后研究工作后,赵东元决定回国加入复旦大学。
自断后路的赵东元一心扑到了介孔材料研究上。他自称“造孔之人”,“看到任何一个东西,我总是在想‘能不能造孔’”。就介孔碳材料来说,1克的比表面积可达3000平方米,相当于半个足球场的面积。回国后不久,赵东元就带领团队实现了无机介孔材料定向合成,先后发明了20种以复旦大学(FDU)命名的功能介孔材料。
2005年,赵东元在《德国应用化学》上发表论文,阐明了“有机-有机”自组装的新思想和实验方法,将无机介孔材料的合成扩展到有机体系,开创了“介孔碳”研究新领域。2008年,赵东元及团队创造性地提出了表面活性剂辅助界面组装新方法,合成出具有中心发散介孔孔道的功能性核壳有序介孔二氧化硅,因其操作简单、重复性好,被誉为制备壳-核结构介孔材料的经典方法。
最终,赵东元首创的壳-核结构的微孔-介孔复合分子筛催化剂,实现了千吨级生产,并成功应用于原油加氢裂化工业,在齐鲁石化建立了56万吨/年加氢裂化工业装置,将中间馏分油收率提高1.5%,目前已稳定运行超过5年。这一技术如果在全国范围内推广,可增产150万吨/年的航空煤油和柴油,创造出近百亿元经济效益。
2021年,赵东元的一张照片火遍全网。照片中的他笑眯眯地站在复旦大学教学楼前,手上提着一个布袋子,里面装着前一天刚从北京领回的2020年度国家自然科学奖一等奖证书。他也因此被亲切地称为“布袋院士”。
提到未来我国的科学发展,赵东元呼吁大家多点耐心:“科学诞生于欧洲,与其文化同源的美国,经历了从重视应用到重视基础的阶段,花费了三四十年才出现诺贝尔奖级的科研成果,而日本这一阶段花费了近80年的时间。
”“我国改革开放40多年,科技论文数量就已实现国际领先,现在到了产生质变的时候,要去解决一些富有挑战性的科学问题。我相信,如果我们能沉下心来,为科学而科学,再过三四十年,我国一定会产出更多原创性成果。”赵东元说,“我们一定会屹立在世界科学之林。”