上海科技獎｜“造孔之人”趙東元被評為科技功臣：做實驗需“異想天開”

做出怎樣的貢獻，會被評為上海科技功臣？

身為中國科學院院士、複旦大學化學系教授，趙東元23年來始終專注功能介孔材料研究，取得一系列創新研究成果，更因為原創性提出了有機-有機自組裝思想，創製了有序功能介孔高分子和碳材料，揭示了介孔獨特的物質輸運和界面反應規律，獲得國家自然科學獎一等獎，2023年5月26日，趙東元又被評為2022年度上海市科技功臣。

身為一名院士，趙東元卻依舊堅持給本科生開課，培育青年研究人才，在他看來，做好科學研究和培育科學英才同樣重要。

“作為科學家，我認為科學無國界，但科學家有自己的祖國和文化。尤其是基礎科研人員，應該在更多的研究領域用中國人的名字命名，來弘揚中國人的自信。”趙東元期待著，能有一代又一代青年科技人才湧現，未來有越來越多中國人的名字，出現在學生們的教科書上。

實驗過程非常複雜，“像在一個黑箱子裡亂撞”

1998年，35歲的趙東元結束了在美國加州大學聖芭芭拉分校的博士後工作，從美國洛杉磯直飛上海。

趙東元剛回國時，國內整體科研條件和國外差距較大。複旦大學為這位引進人才提供了3萬元科研經費。趙東元買了一台電腦，很快坐進簡陋的催化樓辦公室，寫起研究計劃，便帶著5個本科生，開始了對功能介孔材料創製和合成的研究。

“介孔材料是一種多孔材料，孔徑在2-50納米。而功能化介孔材料，是將介孔材料改性而使其具有不同的功能。”趙東元介紹，介孔材料是20世紀發展起來的嶄新的材料體系，具有規則排列、大小可調的孔道結構及高的比表面積和大的吸附容量，在大分子催化、吸附與分離、納米組裝及生物化學等眾多領域具有廣泛的應用前景。

在無機介孔領域，趙東元已經帶領團隊提出了多種合成策略，實現了無機介孔材料定向合成，發明了19種以複旦大學（FDU）命名的功能介孔材料，這批FDU系列介孔材料被列入化學試劑手冊，被廣泛研究和使用。

2001年左右，整個介孔材料都局限於無機材料。趙東元又突發奇想：做了這麼多無機介孔材料，能不能創造一種有機的高分子材料，又軟又輕又好用，還能在國民經濟中創造出非常高的價值？

為了攻克這個難題，趙東元組建科研團隊，苦戰5年。回顧整個過程，趙東元感慨，實驗之所以做成，一是因為“異想天開”，二是足夠幸運。“整個合成過程非常複雜，就像是在一個黑箱子裡亂撞。”前四年多時間，進展非常緩慢。

轉機來自一位複旦轉專業的本科生。2002年，複旦大學在全國率先施行本科生轉專業制度。酷愛化學、高考未能被第一誌願錄取的曆史系學生顧棟，申請轉到化學系，後選擇趙東元作為本科生導師，開始在實驗室參與一些研究工作。

時隔十幾年，如今已是武漢大學教授的顧棟，回憶起2003年10月7日的那個深夜，依然難掩激動。當天，他用一種反常規的方法進行實驗，測試得到一組非常漂亮的數據。“顧棟非常聰明，他提出把高分子先聚再合成的做法，一下子把步驟從5個簡化成2個。”趙東元在學生的啟發下打開了思路。接下來兩個月，大家緊鑼密鼓調節實驗參數、測試分析，年底就基本得到了所有數據。

2005年，趙東元在《德國應用化學》上發表文章，在有機-無機自組裝的基礎上首次提出有機-有機自組裝的新思想，並將實驗方法公之於眾。至今已經吸引60多個國家和地區的1500餘家科研機構跟蹤研究，利用相似的方法研究介孔高分子和碳材料等，發表論文4萬多篇。

轉化成果已用於上海世博會、北京奧運村

深耕介孔材料研究25年，勇闖基礎研究無人區外，趙東元也一直關注科研成果的轉化和利用。

“化學是離工業最近的一門基礎學科，很多研究成果都能實現轉化。”趙東元相信“天生我材必有用”，既然能創造出這個結構的材料，那麼肯定能找到它的用途，哪怕目前來看還較昂貴。

經過不斷壓縮成本，趙東元團隊將科研成果投入到工業化生產，開展大規模製備。比如：將介孔材料作為催化劑使用，實現了核殼結構介孔分子篩催化劑千噸級生產與工業化應用，大大提高重油轉化效率，在齊魯石化56萬噸/年重油轉化裝置上工業應用，已穩定運行5年，與國外UOP催化劑相比，中間餾分油收率提高1.5%，全國推廣後每年可為中石化增產約150萬噸的高質量油品。

在介孔高分子和碳材料的規模化製備和應用方面，趙東元團隊成果轉化催生出了介孔碳超級電容器、鈀介孔碳催化劑、銅錳介孔碳催化劑等產品，已經利用於上海世博會、北京奧運村等場景，近3年銷售額已超過4億元。

“布袋院士”已為本科生上課20年

2021年11月3日上午，趙東元在北京人民大會堂接受了國家自然科學獎一等獎的頒獎。頒獎結束後，他馬不停蹄地趕回了複旦，因為第二天一早8點，他要給本科生上課。

趙東元趕回學校為本科生上課。他拎著布袋子，袋子裡裝著他的一等獎證書。

於是，有了2021年11月4日一張刷爆朋友圈的照片。照片中，趙東元拎著布袋子，站在複旦大學袁成英樓門前。袋子裡裝著他的一等獎證書。拍這張照片的教師周桂發上午十點去開會，沒想到在袁成英樓門口碰見趙東元。“我很驚訝，‘你不是昨天還在領獎嗎？怎麼就回來了？’”這時，趙東元已經上完兩節本科生的課，臉色紅潤，帶著剛上完課的興奮。

趙東元重視本科生教育，堅持為全校自然科學大類的大一學生上專業基礎課《普通化學》。作為全校的通識課程，這門課程概念多、內容抽像，但他總能把課程講得詼諧有趣、深入淺出，並結合材料科學最新進展給大家講解元素的性質。從2003年起，20年來，一週兩次幾乎從未間斷。

5月中旬，又一次走出課堂的趙東元依舊難掩與學生交流互動的快樂。“在課堂上學生們用求知的眼睛看著你，能夠給學生們播下科研的種子，真的很有意義。”趙東元透露，自己開設的超過百人的大課，每次學期初學生們都是要定了鬧鍾準點搶課的，頗受歡迎。

育人，是他除了科研之外最為關注的事情。在複旦20多年，趙東元團結了一批年輕人。他所帶的團隊，有一個不成文的規定，每次趙院士獲獎拿到的獎金，有20%-30%用來資助年輕學者發展。

如今，趙東元已培養研究生和博士後百餘名，為國內外學術界培養了大量優秀人才，包括國家傑出青年科學基金獲得者7人、國家四青人才25人、全國優秀博士學位論文獎獲得者3人等，獲國家級教學成果二等獎、上海市教學成果獎、寶鋼優秀教師特等獎、上海市教書育人楷模等獎勵和榮譽。

趙東元還有著更長遠的目標，推出一批具有世界影響力的原創性成果，創製中國牌號的新一代催化材料，形成以功能介孔材料為中心的多領域全覆蓋研究高地，引領國際介孔材料領域的發展。