作者:刁雯蕙 来源:中国科学报 发布时间:2026/1/6 14:09:43
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夏海平院士:科研要“敢为天下先”,坚持一个方向做到极致

 

在得知当选中国科学院院士时,61岁的夏海平正在医院的眼科诊室。面对突如其来的上千条祝贺短信,他不得不在返程车上就开始逐一回复。“有些直到两三天后才翻出来回,因为瞬间就被压到后面找不着了,实在抱歉。”他笑着回忆道。

在深圳飞往北京的行程间隙,刚刚当选中国科学院院士的南方科技大学(简称“南科大”)教授夏海平接受了《中国科学报》的专访。

谈到当选时的心情,夏海平坦言:“首先当然是很开心,这是对我多年来的工作和研究的认可。”但他也清醒地认识到,荣誉也伴随着更大的责任。接下来,他的核心工作是将其自主原创的“碳龙”及“金属核轮烯”体系进一步做强、做深,在国际化学界留下中国标签。

夏海平。南科大供图

一朵“梅花”,填补学界70年空白

谈到夏海平的研究方向,要从一朵“梅花”说起。

今年四月,他带领团队在《自然》上发表了一项重要突破。历经10年探索,他们成功将金属置于轮烯中心,制备出了一种结构对称、形似梅花结构的“金属核轮烯”结构。

轮烯是一种广泛存在的化学物质。1825年,法拉第发现第一个轮烯分子——苯;1951年,科学家合成二茂铁,将金属置于轮烯环外,开创了金属有机化学新纪元。然而,将金属原子置于轮烯环平面中心,却始终无人实现。

“两大难题摆在面前:环要么太小放不进金属,够大的环往往不是平面结构;同时,轮烯本身缺乏引导金属反应的基团,合成策略无处借鉴。”夏海平说,这是一项从0到1的原创工作,“没有任何文献可参考,我们只能在黑暗中摸索。”

转机出现在2023年底。博士生徐宾彬敲开他办公室的门,激动地汇报:“夏老师,我把环‘关上’了!”夏海平仔细看了结构数据,却并未完全满意:“虽然是一个闭环,但‘花瓣’不对称,有点‘歪瓜裂枣’。”经过几个月的优化,他们终于制备出了一个对称、优美的环状结构,中心嵌着一颗金属“花蕊”——“金属核轮烯”诞生了。

夏海平团队在测试中发现,这个分子有着非常独特的性质,其大环芳香性比传统认为完美的苯环还要强。同时,由于金属的嵌入,大环内的五个小环也被赋予了芳香性。

这一突破填补了金属轮烯领域长达70余年的空白,拓展了轮烯化学、芳香化学、金属有机化学的边界。成果发表后,美国化学会发布的《化学与工程新闻》对该成果的评价是:“该成果重新定义了金属杂芳香性,或将载入教科书。”

坚持一个研究方向做到底

从小,夏海平就对化学有着莫名的好感。那时,他是别人眼中“偏科”的孩子——虽然其它科目的成绩不是特别好,但化学却常常考第一名。“我父亲是一名医生,小时候去他工作的医院,我总觉得消毒水的味道很好闻。”他笑着说。

1995年,夏海平赴香港科技大学做访问学者,开始接触金属有机化学。这期间的工作对他的科研思维产生了很深刻的影响。回到厦门大学工作时,他的心里便一直在思考一个问题:一个金属原子上最多能形成多少根碳-金属键?极限在哪里?”

“我不想用别人做过的方法。”他想起自己本科毕业论文做的是乙炔聚合,属于高分子化学。于是,他尝试用多齿寡聚炔链去螯合金属。“这个方法没人用过。”“冥冥之中,我好像是几十年后又在做乙炔聚合,只不过聚乙炔链这次是围绕着金属在转”他笑着说。随着寡聚炔碳链越来越长,碳-金属键数量自然也就越来越多。同时,一系列“同花顺式”的“碳龙”分子结构相继诞生。夏海平逐渐开创了具有中国标签的“碳龙化学(Carbolong Chemistry)”体系。

印有系列“碳龙”分子结构扑克牌。南科大供图

法拉第与霍夫曼是夏海平最崇拜的两位科学家。“法拉第不仅发现了苯,还提出了电磁感应定律。他既是伟大化学家,也是伟大物理学家。”而霍夫曼则是夏海平研究领域的理论预言者,“1979年他就预测了金属杂环的芳香性。”

今年正值苯发现200周年,也是夏海平沿着“碳龙化学”这一方向攻关的第十年,在这个重要的时间节点上,‘金属核轮烯’作为最关键的研究成果,终于清晰展现出其轮廓——精致、规整、优美,“我们的‘金属核轮烯’也是对轮烯化学的致敬。”夏海平感慨道。

做科研不要盲目追逐热点

“甘坐冷板凳”是夏海平常常对学生说的话。“‘金属核轮烯’做了十年,中间很多学生因为太难而放弃。但重要的科学目标,值得我们十年如一日地坚持。”他坚信,只要坚持这条道路,不被短期诱惑所扰,就一定能形成自己的研究体系,从而避免低效的“内卷”。

夏海平团队。南科大供图

“做科研,不要一开始就想着发文章或赚大钱。”在夏海平看来,科研工作应该首先要去找到本学科那些最重要、尚未解决的根本问题,然后用别人没用过的方法去解决它,而不是盲目追逐科研热点,在同一个赛道上“内卷”。这需要‘敢为天下先’的勇气。”

当选院士后,他感到肩上责任更重。“这意味着研究团队可以更稳定、更从容地开展系统研究。”未来,他计划带领团队围绕两个方向系统推进:一方面,持续拓展分子结构基元的多样性,希望发现新的结构基元,如不同环系、不同金属的“金属核轮烯”,甚至做出立体化的“金属核碳球”;另一方面,探索“碳龙”及“金属核轮烯”在催化、智能材料、生物医药乃至能源转换等前沿领域的用途,不断扩大其应用范围、优化其性能

“最具突破性的科学发现往往孕育于学科交叉的土壤中。”夏海平表示,他期待通过持续的学科交叉与创新,推动“碳龙”及“金属核轮烯”这两个我国自主原创的化学体系实现可持续发展,使其逐步成长为具有重要国际影响力的标志性结构,在化学发展史上留下深刻的中国印记。

 
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