文|《中国科学报》记者 刁雯蕙

2026年9月，在德国耶拿举行的德国化学学会无机化学会议上，南方科技大学教授刘柳凭借其在《自然》杂志上发表的一项创新成果，获颁2026年度的EurJIC–Wöhler青年研究者奖。

刘柳是首位获得该奖的华人学者。作为德国化学学会旗下的韦勒无机化学协会与《欧洲无机化学杂志》联合颁发的国际性奖项，该奖项自2013年起颁发，每两年一次，每次仅授予一人。

▲刘柳

在这项获奖的研究成果中，刘柳与他的博士后张新，历时五年首次实现了基于一价铝和三价铝的氧化还原催化反应。论文发表后，有国际同行在公开评述中称其“不仅是铝化学的里程碑性进展，也为从事主族元素研究的化学家开辟了新的研究领域”。

铝是地壳中含量最丰富的金属元素。日常生活中，从易拉罐、门窗型材到轨道交通车体，许多产品和装备都离不开铝这种轻质、易加工且成本低廉的金属。

但在化学研究中，尤其是在催化领域，铝并不是人们最熟悉的“主角”。药物分子制备、化学原料合成等过程中常用的催化剂，往往依赖过渡金属在不同价态之间灵活切换，以完成氧化还原反应，并由此展现出丰富的化学性质与功能。

相比之下，铝并不具备这样的“优势”。人们熟悉的铝元素化合物主要以三价铝形式存在，而低价铝物种往往反应性较高、难以稳定。因此，长期以来，学术界普遍认为，铝难以像过渡金属那样参与不同价态之间切换的氧化还原循环。

2021年，刘柳团队曾合成了一类罕见的一价铝化合物——“铝宾”，可视为卡宾的铝元素类似物。这类化合物在电子结构上同时具有孤对电子和空轨道，展示出路易斯双亲性，也为铝参与更加丰富的反应类型提供了可能。如何让铝在不同价态之间实现可控、可逆的转变，长期以来一直颇具挑战。

“因为一价铝太过活泼，一旦发生反应，就很容易失去电子，被‘锁定’在三价状态。就像拿到了一张只能单程使用的车票，怎样让它‘返程’，重新回到一价，困扰了我们很长时间。”论文通讯作者刘柳说道。

转机出现在2023年。经过长期摸索，团队成员张新在一次针对性实验中，以“硅基乙炔”为底物，成功合成并分离表征了三个关键的三价铝反应中间体。“这三个中间体的结构就像三块关键的‘拼图’，通过一系列化学反应，把一价铝到三价铝，再回到一价铝的整个催化循环路径，几乎完整地拼了出来。”张新回忆。随后，他们通过进一步实验验证了这一催化循环。

“目前，化学工业中的许多催化反应仍主要依赖过渡金属，其中部分还属于贵金属。相比之下，铝储量丰富、成本较低。若能将其进一步应用于相关催化体系，未来有望减少对稀有贵金属的依赖。”刘柳说道。

事实上，当张新兴奋地拿着研究结果来找刘柳时，刘柳并没有表现出太多惊喜。在他看来，尽管研究取得了重要进展，但现有数据是否足够扎实？相关结论能否经得起进一步检验？这一反应能否拓展到更多化学底物？这些问题都必须认真回答。

“在科研上，我算是一个比较保守的人。我习惯先把结论‘放一放’，跳出论文作者的身份，重新审视整个研究。”刘柳告诉《中国科学报》记者，“我会反问自己：如果我是审稿人，会怎么看这项研究？有时候隔一段时间再回头看，答案可能都不太一样。我需要让它慢慢沉淀，再把它打磨到自己真正满意。”

为了验证铝元素氧化还原催化的效率，刘柳和张新又花了近三年的时间去摸索、验证和完善，将反应拓展到了20多种不同的化学反应底物，并补充了大量动力学和理论计算数据，使研究结论更加坚实。

2024年，刘柳的博导之一、美国加州大学圣地亚哥分校教授Guy Bertrand到南科大访问。一次讨论时，张新向Bertrand展示了这项尚未发表的工作。听完后，这位老教授兴奋地说：“这绝对是一项令人惊喜的成果！”

导师的认可给了团队极大的信心。事实也证明，刘柳和张新的充分准备得到了学界的积极回应：论文投稿Nature后，获得了编辑和审稿人的积极评价，很快就获得发表。此后，来自国内外高校的多位学者受邀在Nature、Chem、Chem Catalysis等期刊上发表亮点评述。同时，该成果得到美国化学会旗下的Chemical & Engineering News、英国皇家化学会的Chemistry World等专业媒体的报道。

除了EurJIC–W?hler青年研究者，今年以来，刘柳还收获了2026年度京都新星讲座奖、国家自然科学基金青年科学基金（A类）项目资助等。刘柳表示，相比奖项本身，他更看重研究过程中持续提出问题和解决问题的经历。

“奖项当然是一种鼓励，但它应该是科研过程中的结果，而不是目的。”刘柳表示，做科研的大部分时间其实都很普通，做实验、遇到失败、重新思考、再继续尝试。最重要的是，很多年以后，还能对这个过程保持兴趣。

从2020年9月在美国加州大学伯克利分校做完博士后，刘柳加入南科大已有六年时间。这期间，他带领团队持续开展主族元素化学研究，相关成果发表于Nature、Science等期刊。

“做研究，你得先相信自己能把这件事情做好，才有可能真正把它做好。如果一开始就觉得不可能，大概率就做不出来了。”刘柳从不强求课题组成员按照统一节奏推进研究，也很少硬性规定学生必须做某一个具体课题，更愿意给学生留下充分的自主空间。“定好研究主线之后，如果他们发现了有意思的分支，完全可以自己继续往下探索。”

“这或许就是基础研究的魅力所在。”刘柳说，“很多今天看起来似乎‘无用’的发现，可能会在几十年后，甚至更长时间尺度上，才逐渐显现出它的价值。”在他看来，尽管基础化学的“版图”似乎已大体建立，但人们对于许多看似简单的分子体系，其实仍然了解有限。

▲刘柳课题组成员合影。

未来，团队会继续探索主族元素中一些未知的电子结构和反应性质。例如，近期他们正聚焦铝元素化学中的单电子转移过程，希望在此基础上发展出新的反应模式和催化体系。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41586-025-09941-9