蜜蜂住在蜂窩裏
，人類曾穴居於洞中，蓮蓬裹著蓮子，細密的漁網罩住了魚，熱水從花灑中傾瀉，火車從山間隧道中呼嘯而過……這些看似沒有關聯的事物有一個共同點，即對“孔”的功能利用。不管是用於過濾
，還是作為傳輸通道或儲存空間，形形色色的孔讓自然界和人類社會的樣貌有了更多可能。

有幾位科學家
，他們像魔法師一樣在納米尺度上造各種各樣的孔，因為造孔出色還獲得大獎。11月3日
，由中國科學院院士、複旦大學化學係教授趙東元領銜完成的“有序介孔高分子和碳材料的創製和應用”獲得2020年度國家自然科學獎一等獎。

開拓：在有機高分子材料上造孔

搞清楚這項研究前，先說說什麼是“介孔”。根據國際純粹與應用化學聯合會的定義，孔徑小於2納米的孔稱為微孔，大於50納米稱為大孔
，而孔徑介於2—50納米之間的稱為介孔。介孔材料，顧名思義，是指孔徑為2—50納米的多孔結構材料。

相比塊體材料，介孔材料具有高的比表麵積

、大的孔徑和孔容
，可以搭載更多活性物質，實現更快的物質輸運
，在能源、環境、安全
、生物醫藥等領域有廣泛的應用。

1998年，趙東元回國任教於複旦大學化學係，帶著5個本科生，開始了對功能介孔材料創製和合成的研究。

彼時，自組裝合成的介孔材料都是無機非金屬或金屬組成，這種介孔材料存在脆性大、密度高、不易加工
、不可降解等缺點。趙東元琢磨：整個介孔材料都局限於無機組成，能不能創造一種有機的高分子材料，又軟又輕又好用
，還能為國民經濟創造價值？

有(you)前(qian)人(ren)嚐(chang)試(shi)過(guo)
，但(dan)沒(mei)有(you)成(cheng)功(gong)。因(yin)為(wei)高(gao)分(fen)子(zi)和(he)碳(tan)的(de)形(xing)成(cheng)是(shi)一(yi)個(ge)聚(ju)合(he)的(de)過(guo)程(cheng)，在(zai)這(zhe)樣(yang)的(de)材(cai)料(liao)中(zhong)造(zao)孔(kong)，很(hen)難(nan)控(kong)製(zhi)。具(ju)體(ti)來(lai)說(shuo)，高(gao)分(fen)子(zi)前(qian)驅(qu)體(ti)與(yu)模(mo)板(ban)相(xiang)互(hu)作(zuo)用(yong)弱(ruo)，難(nan)以(yi)組(zu)裝(zhuang)形(xing)成(cheng)有(you)序(xu)介(jie)孔(kong)結(jie)構(gou)，同(tong)時(shi)，高(gao)分(fen)子(zi)前(qian)驅(qu)體(ti)和(he)模(mo)板(ban)組(zu)成(cheng)相(xiang)似(si)，難(nan)以(yi)去(qu)除(chu)模(mo)板(ban)形(xing)成(cheng)介(jie)孔(kong)結(jie)構(gou)。此(ci)外(wai)，高(gao)分(fen)子(zi)前(qian)驅(qu)體(ti)熱(re)穩(wen)定(ding)性(xing)差(cha)
，存(cun)在(zai)難(nan)以(yi)轉(zhuan)化(hua)成(cheng)有(you)序(xu)介(jie)孔(kong)碳(tan)材(cai)料(liao)等(deng)難(nan)題(ti)。

實驗初期，趙東元的科研團隊屢戰屢敗

，有成員在實驗筆記上記錄：“得到的不是有序的介孔結構，而是抱團的納米粒子……”。研究開始後三年內，團隊在這方麵進展緩慢。

2003年10月yue，終zhong於yu迎ying來lai轉zhuan機ji。一yi名ming本ben科ke生sheng提ti出chu，在zai製zhi作zuo介jie孔kong高gao分fen子zi的de過guo程cheng中zhong，把ba高gao分fen子zi先xian聚ju再zai合he成cheng
，這zhe一yi反fan常chang規gui的de操cao作zuo大da大da簡jian化hua了le實shi驗yan步bu驟zhou，成cheng功gong獲huo得de了le一yi組zu非fei常chang漂piao亮liang的de數shu據ju。

2005年，趙東元團隊在《德國應用化學》發表文章，首次提出有機—有機自組裝的新方法
，一種全新的介孔材料——有序介孔高分子和碳材料
，由此誕生。截至目前，他們圍繞有序介孔高分子和碳材料的創製和應用研究發表的8篇代表性研究論文，共被他引3825次。

韓國科學與工程院院士RyongRyoo在關於介孔材料起源的論述中，將軟模板合成有序介孔高分子材料作為幾類介孔材料典型代表之一，稱其開拓了納米科學的新方向。

造夢：在介孔材料領域掀起革命

這項研究在高分子和碳材料領域掀起了一場革命。

據統計，趙東元團隊提出的有機—有機自組裝新思想及由此產生的介孔高分子和碳材料已被60多個國家和地區的1500餘家科研機構采用和研究

，共發表近4.2萬篇論文，引領了國際介孔材料領域的發展。

基礎研究之花也在應用中結出碩果。由於有序介孔高分子和碳材料具有輕、柔、易加工、可降解等優點
，可應用於新能源、石油化工
、環境治理
、物質輸運、電子器件、生物醫學等領域
，相關產品銷售額已超過億元。

zhaodongyuanshuo，yingyongjiekongcailiaodeyinshuadianlubanyitourushengchan，liyongjiekongcailiaochaodabiaomianjizhizuochaojidianrongqideyanjiuzhengzhubutuijin

，jiekongyetidechuangzhiyezaijinluomigujinxingzhong。xiangmuzhuyaowanchengrenzhiyiliweicheng
，tuanduihaizhiliyujingxihuahechengyouxujiekonggaofenzihetancailiao，“希望未來能像搭樂高一樣隨心所欲地在納米材料上造形形色色的孔。”

這支團隊有著天馬行空的想象力
，也有腳踏實地的造夢能力。“年輕人，要有頭腦
，更要勤勉。”趙東元剛回國幾乎每周工作80小時，經常連續十幾個小時泡在實驗室，有時吃飯也不忘討論學術。35歲的李偉跟著趙東元做研究已有14年
，他說：“趙老師是恩師，也如父親般言傳身教。他勤勞

、學術嚴謹，而且充滿熱情，啟發著我們年輕人從事前沿的基礎科學研究。”

提到年輕人做基礎研究
，李偉結合自身經曆談道：“要熱愛、專注、堅持，不怕坐冷板凳，瞄準一個目標鉚足勁兒衝。‘四個麵向’對科技工作者提出了具體要求
，每個人都能從中找到可以發光發熱的地方。”趙東元寄語年輕人
，不要有太多幻想

，像螞蟻一樣幹活，腳踏實地做好每件事就行了。

此次，基礎科學研究在國家科學技術獎勵大會上多點開花。趙東元表示
，經過改革開放40多年的發展和積累，基礎研究成果豐碩是必然，其中不乏引領性、開創性的工作。“但我國基礎研究領域還有很多方麵需要追趕。我建議營造全民崇尚科學的氛圍和寬鬆的科研環境，弘揚解放思想

、大膽探索、批判質疑精神，讓思想不斷碰撞。”趙東元說
，接下來他會花大部分精力推動介孔材料相關研究成果投入應用，再多做些科普。