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作者:许琦敏 来源:文汇报 发布时间:2020/5/20 9:13:57
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从传统染料到分子机器,敢啃硬骨头的他以超前眼光勇闯“无人区”
田禾:与诺奖得主并肩开拓创新

 

站在华东理工大学“费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心”会议室的讲台上,儒雅谦和的中国科学院院士田禾讲述着自己有些传奇的科研经历:早年研发变色镜关键涂层、可擦写光盘专用染料;20年前在国内率先建立分子机器研究团队,成果广受国际学术界赞誉,诺奖得主在其专著中大篇幅引用……

很多人也许不知道,我们已经在生活中多年受惠于这位化学家的创新发明。更为不易的是,极少出现在公众视野中的他,成功地带领团队站在全球科研最前沿。

昨天,田禾获颁2019年度上海市科技功臣奖。如何奋力让上海跻身精准化学与分子工程领域的国际学术与产业高地?他的奋斗历程与创新故事不失为一个生动注脚。

玩转“染料的世界”,打破垄断急国家所需

初夏阳光渐次强烈,戴上一副变色太阳镜,时髦又舒适。几乎没多少人知道,镜片上的变色涂层就出自田禾早年的科研成果——光变色浓缩液和光变色树脂。上世纪末,田禾的学生毕业后,带着这项成果成功创业,如今相关产品已占领浇注变色全球市场60%的份额。

2000年之前,光敏性染料是田禾的主要研究方向。除了变色镜的变色涂层,他还与中国科学院院士干福熹一起,研发出了可录式光盘的专用染料。这一技术原本被国外垄断,当他们的发明专利公布之后,国际同类染料的价格立刻下降了1/3。

他们从原理研究入手,提出了以荧光作为读出信号的可擦式光信息存储概念,发现很多能用来做可擦写光盘的染料,使我国成为当时有能力生产该类有机材料的少数国家。

作为60后的一代,田禾从小就在“两弹一星”精神熏陶下长大,急国家所需、爱国奋斗,是深入骨髓的理念。走上学术道路之后,田禾带领团队在国际上最早开展染料敏化太阳能电池研究,多次创造最高光电转换效率纪录。他运用开创性新理念,构筑了一系列具有可逆的、快速自修复能力和优异的机械性能——两块断裂的玻璃,用这种聚合物在水下粘合后,可轻松提起二三十公斤的重物。

八万元起步挑战分子机器,诺奖得主33次提到他

上世纪90年代后期,田禾注意到,“分子机器”这一全新概念在国际上逐渐兴起。于是他果断转向,投入到这一前沿领域中。由于该领域在国际上尚属“无人区”,极具挑战性,当他向国家自然科学基金委申请项目时,最终是作为“非共识项目”获得了八万元探索经费。

为何会“超前”看好分子机器领域?田禾认为,分子机器之于我们,正如电动机之于19世纪的科学界,那时人们并不知道这些线圈和磁石最终会化为电车、洗衣机、电风扇。未来,分子机器很有可能会在新材料、传感器、储能系统等领域大显身手。2007年,田禾就曾预言分子机器会得诺奖。果不其然,2016年的诺贝尔化学奖就授予了分子机器领域的三位开拓者。

就在这20年中,作为国内最早独立在分子机器领域开展研究的团队,田禾团队取得了一系列令全球学术界瞩目的成就:首次提出用荧光信号来表征分子机器运动状态的思路;首次实现人工分子机器在离子跨膜运输领域的应用;原创性提出“振动诱导发光(VIE)”新概念和新的分子发光机制,构建起一系列生物分子探针……

勇闯“无人区”的田禾,成果被国际著名学者大量引用,产生了巨大影响。比如,2016年诺贝尔化学家得主斯托达特教授在其最新著作中33次提及田禾在分子机器领域的工作,其中配图详细论述22次。2014年到2019年,田禾连续六年入选ESI(基本科学指标数据库)化学领域全球高被引科学家,并受邀担任多个国际学术期刊的主编、副主编和国际编委。

分子马达、分子开关、分子探针、分子肌肉……徜徉于分子机器的世界,田禾探索的脚步一刻也不停歇。如果说,现在临床上使用的荧光探针只能为人们想要追踪的特异性生物标志物拍照,那么田禾最近提出的分子探针,有望在未来给它们拍视频。田禾说:“这是一块异常难啃的骨头,但我有耐心,也有信心,一定要用严谨的数据走完从基础研究到临床应用的‘最后一公里’。”

学科国际化超前布局,远眺未来人才高地

今年年初,田禾的“再传弟子”——42岁的华东理工大学教授郭志前,获得2019年度国家自然科学奖二等奖;昨天,他又斩获本年度上海青年科技杰出贡献奖。在30多年的科研生涯中,田禾培养了60多名博士、50多名硕士,在学术界、产业界各有建树。

因材施教、激发兴趣,是田禾培养学生最关注的两点。他深信,唯有热爱,才能坚持在一个领域深耕,最终开拓出能够得到国内外学术界认可的一片新天地。在田禾的积极引领下,华东理工大学化学学科人才辈出,排名已进入ESI全球前万分之四,在分子工程等方面的研究已形成鲜明特色。

如同当年在科研布局上的远眺,凭借团队在分子机器领域的“先人一步”,在华理第五教学楼,“费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心”刚刚完成装修。在华理第五教学楼,“费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心”刚刚完成装修。这是田禾联合2016年诺贝尔化学奖得主、科院外籍院士、荷兰格罗宁根大学教授费林加在上海共建的学术中心。“这里将设立化学合成人工智能(AI)实验室,提升新材料、新能源的研发速度。”田禾说,现在很多化学合成还类似“手工作坊”,今后可以将各种合成任务交给AI机器,24小时不间断合成,这将大大提升研发效率。

 
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