赵东元:从卢龙走向国际前沿的材料科学巨匠
1963年6月,赵东元出生于辽宁沈阳,籍贯河北卢龙。卢龙,这片古老而充满底蕴的土地,虽未成为他的出生地,却始终是他心中深深眷恋的根源,赋予了他坚毅不拔的精神底色。沈阳,作为他成长的摇篮,见证了他从幼年到青年的求知之路,为他之后的学术生涯奠定了最初的基石。
学生时代的赵东元,便展现出对知识的强烈渴望与独特的学习天赋。在课堂上,他目光专注,紧紧跟随着老师的思路,不放过任何一个知识点;课后,他沉浸在书籍的海洋中,数理化等学科的知识对他而言犹如磁石般充满吸引力,尤其是化学,那些奇妙的化学反应和物质变化,让他深深着迷,开启了他探索科学世界的大门。凭借着优异的成绩和对科学的执着追求,1980年,赵东元成功考入吉林大学化学系无机化学专业,自此踏上了化学研究的专业道路。
在吉林大学的本科学习阶段,赵东元如海绵吸水般汲取着专业知识。他每天早早来到教室,预习课程内容,课堂上积极与老师互动,提出自己的疑问和见解;课后,又一头扎进图书馆和实验室,反复钻研教材,进行实验操作,验证理论知识。他对化学的热爱不仅体现在勤奋的学习态度上,更体现在对知识的深度探索和创新思考中。1984年,赵东元以优异的成绩本科毕业,获得理学学士学位。但他并未满足于此,同年,他继续在吉林大学化学系攻读硕士学位,进一步深入研究化学领域的专业知识。在硕士导师的指导下,他参与了多个科研项目,逐渐掌握了科研的方法和技巧,培养了独立思考和解决问题的能力。1987年,赵东元顺利获得吉林大学化学系理学硕士学位。此后,他的学术追求愈发坚定,于1990年获得大连化学物理研究所和吉林大学化学系联合培养的理学博士学位。
博士毕业后,赵东元进入沈阳化工学院精细化工系任教,先后担任讲师、副教授。在教学工作中,他认真负责,将自己扎实的专业知识毫无保留地传授给学生,注重培养学生对化学的兴趣和实践能力,深受学生们的喜爱和尊敬。与此同时,他也没有停止科研的脚步,利用课余时间积极开展科研工作,在教学与科研之间努力寻找平衡,不断提升自己的学术水平。
1992年,为了拓宽国际视野,学习国外先进的科研理念和技术,赵东元前往加拿大里贾纳大学化学系担任访问教授。在加拿大的这段时间里,他积极参与当地的科研项目和学术交流活动,与国际同行们深入探讨化学领域的前沿问题,接触到了许多新的研究思路和方法,这极大地拓宽了他的科研视野,为他日后的科研工作积累了宝贵的国际经验。1993年,他又前往以色列魏兹曼科学院化学物理系进行博士后研究。在魏兹曼科学院,这里浓厚的学术氛围和顶尖的科研团队让赵东元深受启发。他全身心地投入到科研工作中,专注于介孔材料相关领域的研究,取得了一系列阶段性的研究成果,在国际学术界崭露头角。1995年,赵东元前往美国休斯顿大学化学系继续博士后研究工作,进一步深化了他在介孔材料领域的研究。1996年至1998年,他又在美国加州大学圣芭芭拉分校材料系和化学系从事博士后研究,在材料科学领域进行了更为深入的探索,在国际介孔材料和材料科学领域逐渐建立起了自己的学术声誉。
1998年12月,怀着对祖国科研事业的满腔热忱和为国家培养人才的坚定决心,赵东元毅然回到祖国,进入复旦大学化学系任教,担任教授一职。回国初期,国内的科研条件相对艰苦,科研经费有限,实验设备也不够先进。但赵东元没有丝毫抱怨,他凭借着顽强的毅力和对科研的热爱,迅速组建起自己的科研团队。复旦大学为他提供了3万元科研经费,他用这笔钱购置了一台电脑,便在简陋的催化楼办公室里开始撰写研究计划。他带领着5个本科生,一头扎进了对功能介孔材料创制和合成的研究中。
当时,介孔材料作为20世纪发展起来的崭新材料体系,具有规则排列、大小可调的孔道结构及高比表面积和大吸附容量,在大分子催化、吸附与分离、纳米组装及生物化学等众多领域展现出了广泛的应用前景,吸引了众多科研人员的关注。但在2001年左右,整个介孔材料领域都局限于无机材料。赵东元却突发奇想:能否创造一种有机的高分子材料,既具备介孔材料的优势,又能展现出有机材料的特性,如柔软、轻质等,从而在国民经济中创造出更高的价值?这个大胆的想法成为了他后续科研工作的重要方向。
为了攻克这个难题,赵东元带领科研团队开始了长达5年的艰苦奋战。整个研究过程犹如在黑暗中摸索,困难重重。实验步骤复杂,涉及多种化学物质的反应和条件的精细调控,前四年多时间进展十分缓慢。然而,转机在2003年出现了。这一年,复旦大学施行本科生转专业制度,酷爱化学却高考未能被第一志愿录取的历史系学生顾栋,申请转到化学系,并选择赵东元作为本科生导师,开始在实验室参与研究工作。2003年10月7日的深夜,顾栋采用一种反常规的方法进行实验,意外得到了一组非常漂亮的数据。顾栋提出的把高分子先聚再合成的做法,让赵东元眼前一亮,一下子打开了思路。在学生的启发下,赵东元带领团队成员们在接下来的两个月里紧锣密鼓地调节实验参数、进行测试分析,年底就基本得到了所有关键数据。
2005年,赵东元在《德国应用化学》上发表文章,在有机 - 无机自组装的基础上首次提出有机 - 有机自组装的新思想,并将实验方法公之于众。这一创新性的研究成果犹如一颗重磅炸弹,在国际学术界引起了巨大反响。至今,已经吸引了60多个国家和地区的1500余家科研机构跟踪研究,利用相似的方法研究介孔高分子和碳材料等,发表论文4万多篇。国际学术界对这项研究给予了高度评价,称赞其贡献为“先驱”“里程碑”“突破”“重要进展”等。基于该项目成果,赵东元的课题组发表论文200多篇,被引30000余次,他的科研事业迎来了重大突破,课题组也因此声名远扬。
此后,赵东元在科研领域继续高歌猛进。他带领团队发明了20余种以复旦大学命名的介孔材料(FDU系列)。在研究过程中,他提出了“酸碱对”“界面组装”等新理论,通过巧妙地控制化学反应条件和材料的界面性质,成功合成了一系列热稳定的、大孔径的、高度有序的新型功能介孔材料。这些材料在催化、吸附与分离、生物医学和能量转换与储存等多个领域展现出了巨大的应用潜力。例如,在催化领域,这些介孔材料能够提供丰富的活性位点,大大提高了催化反应的效率和选择性;在吸附与分离领域,其规则的孔道结构和高比表面积使得对特定物质的吸附和分离效果显著提升。
在基础研究取得重大突破的同时,赵东元深知科研成果最终要服务于社会和经济发展。他积极推动科研成果的产业化应用,带领团队不断优化制备工艺,降低生产成本,实现了介孔碳和介孔高分子的吨级生产。这些材料在超级电容器领域得到了重要应用,在北京奥运会的LED路灯和上海世博会的电动汽车上都实现了示范性应用,为绿色能源的发展提供了有力支持。此外,在生物检测方面,利用介孔材料的高比表面积和可修饰性,能够实现对生物分子的高灵敏度检测,为疾病的早期诊断提供了新的技术手段;在环境处理领域,介孔材料可以高效吸附污水中的重金属离子和有机污染物,为环境保护做出了贡献;在电子材料领域,其独特的结构和性能也为新型电子器件的研发提供了新的思路和材料选择。
赵东元在科研上的杰出成就得到了广泛认可,收获了众多荣誉和奖项。2002年,他获得上海市首届“科技英才”奖、上海市自然科学“牡丹奖”、上海市科学技术进步一等奖、中科院沈阳金属研究所“李熏”讲座奖等。2004年,他凭借“有序排列的纳米多孔材料的组装合成与功能化”项目获得国家自然科学二等奖(第一完成人)。2005年,他作为学术带头人获得国家自然科学基金委员会创新研究群体基金,并荣获杜邦奖。2007年,年仅44岁的赵东元当选为中国科学院院士,这是对他在科研领域卓越成就的高度肯定。2008年,他获得国际介观结构材料协会(IMMA)终身荣誉奖、发展中国家科学院(TWAS)化学奖。2009年,荣获何梁何利科技进步奖。2016年,获得发展中国家科学院 - 联想科学奖(TWAS - Lenovo Science Prize)。2017年,获得首届中国分子筛成就奖。2018年,获得第六届中国化学会“化学贡献奖”。2019年,获得美国化学会Khwarizmi国际奖。2020年,获得美国化学会Nano Research Award国际奖。2021年,他带领团队完成的《有序介孔高分子和碳材料的创制和应用》项目获得国家自然科学奖一等奖,这也是18年来上海再次获得该奖项的一等奖,充分彰显了他在材料科学领域的顶尖地位。2021年,他还荣获美国化学会ACS Nano Award国际奖。2023年,他获得第三届全国创新争先奖章、2022年度上海市科技功臣奖,并入选“2023感动上海年度人物”。2024年9月,赵东元荣获2024年度全国教书育人楷模,这一系列荣誉见证了他在科研和教育领域的卓越贡献。
在科研工作之余,赵东元始终坚守在教学一线,致力于人才培养。他连续20年坚持面向自然科学大类本科生讲授《普通化学》,将复杂的化学知识以生动有趣、深入浅出的方式传授给学生,激发学生对化学学科的兴趣和热爱。他注重培养学生的科学思维和创新能力,鼓励学生敢于质疑、勇于探索。在课堂上,他积极与学生互动,引导学生思考问题;在课后,他耐心解答学生的疑问,为学生提供个性化的指导。他的教学深受学生喜爱,多次被学生评选为“优秀研究生导师”和“研究生心目中的好老师”。他提出的《普通化学》课程获得上海市教学成果奖一等奖,并入选复旦大学课程思政教育教学改革示范课程。
作为功能介孔材料领域的国际顶尖科学家,赵东元已培养了近百名高层次材料学科人才。他在指导学生的过程中,注重因材施教,根据每个学生的特点和兴趣,为他们制定个性化的科研计划。他要求学生具备严谨的科学态度和扎实的专业基础,对实验数据的准确性和论文的质量严格把关。“论文不厌百遍改”是他传授学生的治学准则,学生的文章他都会一字一字地改、一章一章地过,大到思路逻辑,小到拼写标点,全部仔细标记批注,反反复复直至达到要求才允许投稿。在他的悉心指导下,不少学生成长为该领域的杰出人才。2006年,他指导博士生范杰的论文《介孔材料结构和孔道的模板合成及其在生物和电池中的应用》被评为全国优秀博士学位论文;2007年,指导博士生田博之的论文《新型介观结构材料的合成:从无定形到晶态》被评为全国优秀博士学位论文;2008年,指导博士生孟岩的论文《有序的有机高分子介孔材料的合成与结构》提名全国优秀博士学位论文。截至目前,他自担任研究生导师以来,已指导18名学生获得硕士学位、指导65名学生获得博士学位,出站博士后23名。所培养的研究生中有3人获得“全国优秀博士学位论文”,3人获得“全国优秀博士学位论文”提名奖,10人获得上海市研究生优秀成果(学位论文),4人获得复旦大学“优秀博士后”称号,12人获得上海市研究生优秀成果(学位论文)。
除了在复旦大学的教学和科研工作外,赵东元还积极参与社会任职和学术交流活动,为推动我国乃至全球材料科学的发展贡献力量。他担任国际介观结构材料协会(IMMA)理事、秘书长、副主席、主席,国际沸石协会理事,英国皇家化学会“化学材料杂志”(J Mater Chem)主编(Editor - in - Chief),“国际胶体和界面科学杂志”(J Colloid Interface Sci)编辑等重要职务,在国际学术舞台上积极发声,提升了我国材料科学领域在国际上的影响力。他频繁受邀参加国际学术会议,分享自己的科研成果和见解,与国际同行开展深入的交流与合作,促进了国际间的学术交流与合作。
赵东元,这位从河北卢龙走向世界的材料科学巨匠,始终保持着对科研的热爱和对创新的追求。他以坚定的信念、顽强的毅力和卓越的智慧,在介孔材料领域取得了举世瞩目的成就,为我国的材料科学发展做出了不可磨灭的贡献。他不仅在科研上为国家赢得了荣誉,更通过辛勤的教学工作,培养了一代又一代优秀的科研人才,成为我国科研和教育领域的杰出典范,激励着无数科研工作者在追求科学真理的道路上奋勇前行。