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俞書宏:堅持做“從0到1”的工作

2020-05-14 中國科學报 甘晓
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  近日,细胞出版社(Cell Press)发起的首届“Cell Press物质科学周”活动催化材料专场举办,该活动目的在于促进新冠肺炎疫情期间科研人员间的交流。中國科學院院士、中國科學技術大學化学系教授俞书宏出席在线讲座,介绍了其课题组近年来在无机纳米线的宏量制备方面取得的进展。

  同时,俞书宏在进行在线讲座前,接受主办方Cell Press专访,分享长期从事纳米合成化学的经验和体会。《中國科學报》综合整理了讲座和访谈内容。

  經驗:從簡單化學合成反應中獲得啓示

  俞書宏談道,納米材料的精准制備需要發展新反應、新概念、新策略和新理論,但這些理論與方法並非憑空産生。

  “更多的是基于我們平時對一些常規納米合成過程中的反應熱力學與動力學的深入理解,在此基礎上設計新的方法理論並實現反應條件的精准調控。”俞書宏表示,希望從事納米化學合成的研究者們能夠認真看待一些簡單化學合成反應,其中會有很多意想不到的啓示。

  多年來,俞書宏在科研上得到的啓示,還來自于大自然。“我自2002年回國以來,便基于自然啓發,開始從事仿生材料領域的研究工作。從早些年無機納米材料的仿生合成,到近年來對宏觀尺度納米複合結構材料的仿生制備及應用,進行了較系統的探索研究。”

  目前,他帶領課題組已在仿生材料方面取得系列進展,包括開發了系列無機納米材料的仿生合成、自組裝技術及模擬生物礦化方法,並基于這些技術方法成功地仿生合成了多種神奇的宏觀尺度輕質高強新材料。例如,與天然珍珠母高度類似的人工合成珍珠母,受北極熊毛發中空結構啓發的新型輕質、保溫、隔熱碳材料,防火、隔熱、耐腐蝕的仿生聚合物木材等等。

  未來:關注基礎科學問題

  對于當前納米材料合成面臨的問題,俞書宏指出,簡單組分與結構的納米材料的可控合成已十分成熟,但其穩定性及服役性能往往不佳,難以滿足實際應用需求。“在進行材料設計時,也應該以功能化應用爲導向,而非漫無目的地將原材料加進去、一鍋法反應後再簡單評估産物形貌和質量如何。”

  他判斷,設計制備新型多組分異質納米結構,以及實現對納米結構單元的表界面性質的調控,將會是未來納米材料合成領域研究的重要方向之一。

  對于無機納米線的宏量制備,俞書宏則強調了對基礎科學問題的理解。實現一種納米材料的宏量制備,表面上看,似乎是個單純的工程問題。但在這個過程中,大規模的宏量制備和小規模的實驗室制備是完全不同的物理和化學過程。

  他強調,如何保證宏量制備納米材料的組分與形貌的一致性和穩定性,其中也涉及大量的基礎科學問題,需要研究者對納米材料合成的條件、機理與過程有深入和細致的了解。

  最近,俞書宏帶領課題組實現了纖維素納米纖維的宏量制備,相比于高成本、過程複雜、耗時超過3天的傳統制備方法,他們研發的方法可以在半小時內實現纖維素納米纖維的快速宏量制備,且具有更好的形貌和性能。“這主要是因爲,我們對一系列關鍵基礎科學問題進行了深入研究,基于這些研究結論,設計並引入了一系列全新的化學和物理調控手段。”

  體會:不能圍著“帽子”和“票子”轉

  對于如何做好基礎研究,俞書宏認爲,首先,應志存高遠,坐得了“冷板凳”,專注一個方向,堅持做一些從0到1的原創性工作。“要培養自己面對困難的勇氣和解決問題的能力,而不是圍著‘帽子’和‘票子’轉。”

  其次,應重視與同事及其他領域研究者的合作,不要固步自封,科研合作經常是“1+1遠大于2”。

  “希望年輕人在確定自己科研方向時,多結合國情,多思考國家戰略和老百姓日常生活中的需求,用自己所學回報社會。”俞書宏指出。

打印 責任編輯:侯茜

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