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扎根本科教學(xué)20多年的趙東元，一向以備課認(rèn)真著稱。為了今天的這場(chǎng)講座，他更是花一周時(shí)間精心準(zhǔn)備。148頁(yè)的幻燈片，既有化學(xué)科學(xué)的發(fā)展，也有創(chuàng)新的科學(xué)思維，還有未來(lái)的學(xué)科發(fā)展。

什么是化學(xué)？講座伊始，趙東元以古希臘自然哲學(xué)作為引入，從化學(xué)家的視角分享了人類如何看待物質(zhì)，以及如何從分子水平、原子水平研究物質(zhì)科學(xué)的歷程。

化學(xué)是一門非常古老的學(xué)科，其起點(diǎn)最早可溯源至中世紀(jì)的煉金術(shù)。人們研究物質(zhì)的起源、構(gòu)成，從一開(kāi)始就伴隨著神秘。希伯來(lái)語(yǔ)中的“Chaman”，便是“謎團(tuán)”的意思。

“造化鐘神秀，陰陽(yáng)割昏曉”，趙東元結(jié)合甲骨文與杜甫詩(shī)句，揭示了“化”字所蘊(yùn)含的變化之意。在他看來(lái)，“造化”正是化學(xué)的本質(zhì)，大自然創(chuàng)造了萬(wàn)物，通過(guò)事物與事物之間的相互變化，造就了大千世界。

談及化學(xué)的特點(diǎn)，趙東元認(rèn)為：“化學(xué)沒(méi)有數(shù)學(xué)那么‘精確’，也沒(méi)有物理那么‘高大上’，很多時(shí)候也看不見(jiàn)摸不著。一代代化學(xué)研究者，都是在黑暗中慢慢摸索前進(jìn)。”比如，僅僅為了弄清楚空氣的組成，人們就前前后后花了三百多年的時(shí)間。

“化學(xué)家要充滿想象力，要有做探險(xiǎn)家的能力。”趙東元強(qiáng)調(diào)。而與此同時(shí)，化學(xué)也是合成的藝術(shù)，是一門藝術(shù)的科學(xué)，需要被傳承和創(chuàng)新。

開(kāi)啟近代化學(xué)之路的“化學(xué)之父”羅伯特•波義耳、創(chuàng)立原子論的約翰•道爾頓、“有機(jī)合成天才”羅伯特·伯恩斯·伍德沃德……回顧漫長(zhǎng)的化學(xué)科學(xué)史，趙東元緊扣關(guān)鍵人物，分享了他對(duì)于科學(xué)精神的深入思考。其中，“獨(dú)立”是關(guān)鍵詞。

為什么科學(xué)是“獨(dú)立”的？趙東元表達(dá)了自己的見(jiàn)解：科學(xué)的每一次重大突破，都是一個(gè)人或者極少數(shù)人對(duì)人類共識(shí)的挑戰(zhàn)。新實(shí)驗(yàn)結(jié)果催生的新理論往往是突破性的、跳躍式的，不可能從已存共識(shí)中演繹出來(lái)。常規(guī)科學(xué)是演繹的，而革命性的科學(xué)思維是破壞性的、超邏輯的。

創(chuàng)新的科學(xué)思維從何而來(lái)？趙東元認(rèn)為，“正確的選題”，“好的科學(xué)方法”，“拋開(kāi)功利、深邃思維和大膽質(zhì)疑”，“科學(xué)合作和科學(xué)道德”，缺一不可。

趙東元還分享了一張經(jīng)典照片——玻爾祖孫三代在一塊黑板前討論科學(xué)。其中，托馬斯·玻爾（中）、阿格·玻爾（右）獲諾貝爾獎(jiǎng)。這個(gè)簡(jiǎn)單又溫馨的畫面，無(wú)疑是科學(xué)精神傳承的極佳注解。

“化學(xué)沒(méi)有圣杯。我的哲學(xué)氣質(zhì)不在于為解答大疑問(wèn)做研究，而是在于在美麗的化學(xué)庭院里研究很多小的問(wèn)題，將目光放在它們之間的關(guān)系上。”他最后借1981年諾獎(jiǎng)得主羅爾德·霍夫曼的話勉勵(lì)大家，做科研不能好高騖遠(yuǎn)，而要腳踏實(shí)地。

介孔材料是指孔徑在2-50 nm之間的納米多孔固體，是納米材料的一個(gè)重要分支。與微孔材料相比，介孔材料的孔徑更大，更適用于大分子參與的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程；與大孔材料相比，介孔材料具有更大的比表面積和更多的活性位點(diǎn)，顯示出獨(dú)特的納米限域效應(yīng)。

過(guò)去20多年里，趙東元及其團(tuán)隊(duì)深耕介孔材料研究，開(kāi)發(fā)大量介孔材料的合成方法，創(chuàng)制一系列全新的介孔材料，相關(guān)成果被數(shù)十個(gè)國(guó)家和地區(qū)的千余家科研機(jī)構(gòu)跟蹤采用。而他所創(chuàng)造出的20種新型功能介孔材料，全部以FDU（復(fù)旦大學(xué)）命名。2020年，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)獲國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

如今，趙東元團(tuán)隊(duì)將介孔材料研究發(fā)展到了前所未有的新高度。其構(gòu)建過(guò)程包括從原子到分子，再到功能基元和器件的逐級(jí)組裝，為前沿交叉學(xué)科的發(fā)展提供新范式。此外，他們還將介孔材料廣泛應(yīng)用于催化、儲(chǔ)能、生物檢測(cè)、化妝品、水處理、電子材料等諸多方面。

如何看待科學(xué)研究和應(yīng)用之間的關(guān)系？面對(duì)現(xiàn)場(chǎng)聽(tīng)眾的提問(wèn)，趙東元回答，盡管化學(xué)是離工業(yè)最近的一門基礎(chǔ)學(xué)科，很多研究成果都能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化，但基礎(chǔ)研究不能只考慮經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)用價(jià)值，而應(yīng)當(dāng)專注于提出問(wèn)題和回答問(wèn)題本身。

“正如化學(xué)在煉金術(shù)、煉丹術(shù)中存在了很長(zhǎng)時(shí)間，當(dāng)人們以獲取黃金為目的時(shí)，它就不是科學(xué)。”趙東元說(shuō)，1661年，當(dāng)羅伯特·波義耳寫下第一本化學(xué)“教科書(shū)”并開(kāi)始研究物質(zhì)的本質(zhì)和物質(zhì)的變化時(shí)，化學(xué)才成為了一門科學(xué)。

“基礎(chǔ)研究的翅膀一旦插上了應(yīng)用的鉛砣，就難以高飛遠(yuǎn)舉了。”他強(qiáng)調(diào)，做科研不要總是問(wèn)“有什么用”，只有先回答好基礎(chǔ)問(wèn)題，才可能圍繞已有的科研成果，實(shí)現(xiàn)更為廣泛的應(yīng)用。

面向未來(lái)，如何設(shè)計(jì)具有特殊功能和動(dòng)力學(xué)特征的分子？細(xì)胞的化學(xué)基礎(chǔ)是什么？思考和記憶的化學(xué)基礎(chǔ)是什么？怎樣能夠探索全部元素的可能組合？趙東元認(rèn)為，這些議題是化學(xué)基礎(chǔ)研究亟需解答的問(wèn)題。

而面對(duì)生成式人工智能的興起，趙東元也感受到了緊迫感。“現(xiàn)在，我們利用AI可以設(shè)計(jì)出200多種晶體材料，放在以前，人們要不斷試錯(cuò)，花掉10年甚至更長(zhǎng)時(shí)間。”目前他正在帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)致力于將人工智能與傳統(tǒng)化學(xué)研究相結(jié)合。

就在今年11月，復(fù)旦大學(xué)成立相輝研究院，趙東元受聘為首任院長(zhǎng)。該研究院聚焦攻關(guān)前瞻性、挑戰(zhàn)性、高價(jià)值的關(guān)鍵科學(xué)難題，著力營(yíng)造寬容、開(kāi)放、活躍、自由的學(xué)術(shù)環(huán)境，為人才“十年磨一劍”提供制度保障。

“只問(wèn)是非，不計(jì)利害”的科學(xué)精神，是趙東元始終倡導(dǎo)的。他期待與更多科學(xué)家并肩努力、心無(wú)旁騖，“讓科學(xué)成為未來(lái)中國(guó)重要的文化基因，讓科學(xué)伴隨我們的夢(mèng)想實(shí)現(xiàn)”。