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。

趙(zhao)東(dong)元(yuan)說(shuo)，應(ying)用(yong)介(jie)孔(kong)材(cai)料(liao)的(de)印(yin)刷(shua)電(dian)路(lu)板(ban)已(yi)投(tou)入(ru)生(sheng)產(chan)

，利(li)用(yong)介(jie)孔(kong)材(cai)料(liao)超(chao)大(da)表(biao)麵(mian)積(ji)製(zhi)作(zuo)超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)器(qi)的(de)研(yan)究(jiu)正(zheng)逐(zhu)步(bu)推(tui)進(jin)，介(jie)孔(kong)液(ye)體(ti)的(de)創(chuang)製(zhi)也(ye)在(zai)緊(jin)鑼(luo)密(mi)鼓(gu)進(jin)行(xing)中(zhong)。項(xiang)目(mu)主(zhu)要(yao)完(wan)成(cheng)人(ren)之(zhi)一(yi)李(li)偉(wei)稱(cheng)，團(tuan)隊(dui)還(hai)致(zhi)力(li)於(yu)精(jing)細(xi)化(hua)合(he)成(cheng)有(you)序(xu)介(jie)孔(kong)高(gao)分(fen)子(zi)和(he)碳(tan)材(cai)料(liao)
，“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。