作者: 彭科峰 来源:中国科学报 发布时间:2017/3/22 13:14:53
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孙景志:二十年不改基础研究梦

孙景志

■本报记者 彭科峰

作为一名科研人员,浙江大学教授孙景志的科研之路和同行有些不一样:他大学毕业后曾在某知名石化企业工作了十年,从企业里的工程师转型为大学里的教授。在创业大潮风起云涌的今天,他仍然钟情于基础研究,力图在“聚集诱导发光机理研究、材料设计和应用探索”与“炔烃可控聚合”两个领域做出新贡献。

从读博开始到现在,孙景志从事基础研究已20年。“我希望能够通过基础研究对研究对象有深入、系统的认识,然后再与工程技术人员合作,把它们运用到实践,解决实际问题”。

科研之路的转变

人的一生会面临很多选择,但很多人尽管不满意自己当下的生活,却不敢迈出改变的那一步,毕竟每次转变都意味着失去很多原有的积累。但孙景志不是这样,他的科研之路经历过多次转变。“大概是游牧民族的基因在起作用吧。我喜欢流动,不太在意转变研究方向”。

1982年,孙景志考入吉林大学。4年后,他支援国家大中型企业建设,进入东北一家知名石化企业,一干就是十年。在企业工作期间,他发现,凡是重大的化工技术和重要的化工材料,基本都是从国外引进的。进一步观察后,他发现国内企业的技术和设备落后只是表象,本质是基础研究的落后。

“我刚到这家公司时的工作是制备高性能聚酯纤维,看别人的专利、模仿别人的配方占据了绝大部分研究内容。我很想知道为什么人家会设计出这样的配方。这正是促使我读研究生的原动力。”孙景志回忆道。

1996年,孙景志在吉林大学读完了在职研究生,原单位希望他回去继续工作。但他最终选择放弃铁饭碗,继续在母校读博。博士毕业后,在导师的推荐下,他来到浙江大学材化学院材料科学与工程博士后流动站工作,出站后留在浙大任教。

选择与被选择

2006年,香港科技大学教授唐本忠受聘为浙大“光彪讲座教授”,并在高分子科学与工程学系成立课题组,孙景志加入到他的队伍中,选择了功能性聚炔的设计合成作为研究方向。“唐老师当时的研究重点就是‘功能性聚炔’,因为选择了他的团队,这个方向就成为我的研究方向。从这点来说,一开始是研究方向选择了我”。

聚乙炔有过辉煌的历史,是2000年诺贝尔化学奖的物质基础。但是因为长期看不到应用前景,很多人退出该领域,传统的功能性聚炔研究逐渐式微。如今,孙景志等人注意到双取代乙炔聚合物在结构稳定性、可加工性能上显著提高,能够选择性地通透某些气体和液体,还能高效率地发荧光,有望发展成为一类具有应用前景的共轭高分子。但其制备非常困难,三十多年来只有很少几种聚双取代乙炔被合成出来。于是,开发新的合成路线,丰富聚双取代乙炔的结构、拓展其功能就成为一个前景光明但挑战性巨大的研究课题。

“到此时,就是我选择了功能性聚双取代乙炔这个方向。”孙景志说。

国家自然科学基金委2015年启动了以唐本忠为首席科学家的“基于三键化学的高分子合成”重大项目,他有幸参与其中负责炔烃可控聚合的研究。目前,他们在聚合后修饰方法制备聚双取代乙炔方面进展顺利,已经搭建起功能性聚双取代乙炔的一块合成平台。“希望再通过一到两年的时间能够正面迎战,并取得实质性的突破”。

基金委资助意义重大

对于基金委,孙景志满怀感激:“可以说,我身边每一个从事基础研究的科研人员,都是在基金委的资助下起步的。”

以他参与的“基于三键化学的高分子合成”研究为例,孙景志介绍说,传统的高分子工业的基础是基于双键单体的高分子合成化学,而基于三键单体的聚合物是第四代高分子,将会为未来的高分子工业打下基础并带来新的机遇。“我主要研究双取代乙炔的可控聚合。虽然看得见的目标是合成出发光性能、稳定性能和可加工性能俱佳的聚双取代乙炔,但是如何让带有功能基团的双取代乙炔单体按照我们的要求去聚合,解决这个30多年来都没有得到妥善解决的高分子化学难题,才是我更加感兴趣的。也只有自然科学基金能够长期资助这样看似‘空中楼阁’一样的基础研究”。

AIE值得更多关注

孙景志所在课题组的另外一个科研重点是聚集诱导发光机理研究、材料设计和应用探索。聚集诱导发光(简称AIE)是唐本忠在2001年率先提出的,历经15年发展,如今已经成为化学和材料方面全球关注度最高的研究领域之一。

传统的发光分子在稀溶液里可以高效地发光,但在浓溶液中或聚集状下,发光能力就会减弱甚至消失。此前科学家都试图避免让它们聚集在一起。但唐本忠独辟蹊径,用类似螺旋桨一样的分子结构代替像平板一样容易聚集的分子结构。变身后的分子“性情大变”,越紧密聚集,越能发出耀眼光芒。这种发光现象命名为聚集诱导发光。正是这个特殊的性质使AIE材料在很多传统发光材料止步不前的应用领域可以大步前行。

目前,孙景志主持的基金委的“用于生物检测与成像的AIE-型红光纳米材料”面上项目刚结题,成果颇丰;而一个新的课题已经启动,进展顺利。“刚结题的这个项目的核心内容就是合成出发红光的AIE分子,制备成纳米材料,然后尝试其在生物检测和成像中的应用。目前我们已经开发出系列发红光的AIE分子,在传统红光材料的改造和利用电子给受体修饰AIE分子两条路线上都有收获,在细胞染色和成像方面也取得了成功。”孙景志说。

谈到在AIE领域作研究的体会时,孙景志充满感慨:“AIE是由我国科学家提出概念、挖掘机理、发展体系、引领方向的研究领域,这非常难得。”

“和AIE 材料同样重要的,是AIE背后的故事。”孙景志说,创新是科学研究的灵魂。但是不能把“创新”简单地理解为“不同”,也不能把创新理解为“丰富和发展”。原始创新意味着打破和建立新的理论学说,就像AIE这样,从不能发光到能发光,从不被认识到逐渐被认识。

需要指出的是,AIE机理还不够完善。尽管能够利用现有理论解释很多发光现象、设计AIE材料,但是仍然不断有“例外”被观察到。这意味着背后的机理研究还需要更加深入。“这是特别艰深的课题,一时很难突破。我反复问过自己是否还能坚持,每一次的答案都是只能而且应该坚持下去。”孙景志说,“也许有那么一天,有一个更为完整清晰的理论会被认识和接受。就像辛弃疾的词写到的那样:蓦然回首,那人却在,灯火阑珊处。”

《中国科学报》 (2017-03-21 第8版 科创)
 
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