赵东元：以无用之孔，开未来之门

（来源：中化新网）

　　8月13日，2026未来科学大奖揭晓。中国科学院院士、复旦大学教授赵东元因其对介孔材料的开创性贡献获得“物质科学奖”。这位被师生亲切称为“布袋院士”的科学家，在得知获奖时非常意外：“在休息日偶然接听的陌生来电，通知我获得大奖，我也很惊奇。30年来深耕介孔材料，能够得到国际同行的认可，感到非常欣慰。”

　科学突破：从无机到有机

　　按照国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)的定义，介孔材料是指孔径在2至50纳米之间的多孔材料。一克介孔材料铺展开，比表面积可达3000平方米，反应分子还可以在孔道中自由地穿梭。在催化、能源存储、生物医药等领域，它都发挥着重要作用。

　　但在2001年左右，介孔材料的研究还局限于无机体系。赵东元一个“拍脑袋”的想法，打开了另一扇门：“化学分为有机化学和无机化学，无机可以形成介孔材料，那有机能不能形成?硅和碳在同一个主族里，都能形成四面体。硅可以做介孔材料，碳为什么不能?”

　　灵感只是起点，把它变成现实还需要不懈的攻坚。赵东元坦言，国际上很多课题组也做过尝试，始终难以逾越。最终，他们受笛卡尔的方法论启发，将复杂问题分解为多个简单小问题，一个一个地分开解决后再连起来。具体而言，就是让高分子先聚合一部分形成前驱体，再利用嵌段共聚物做模板完成自组装，之后再继续聚合，分步进行。

　　有序成孔也是难题之一。“之前有课题组用非离子表面活性剂去做，但得到的孔都是无序的。怎样才能够创造有序的介孔结构?通过学习溶胶—凝胶化学、表面活性剂科学，我发现在室温下不利于有序结构的形成，那能不能加热，把反应温度提高到35℃，结果一下就做成了。”赵东元回忆道。

　　就是这样一步步的尝试，赵东元团队建立了有机—有机自组装策略，实现了高度有序介孔聚合物和介孔碳材料的可控制备。这一突破打破了传统介孔材料局限于无机体系的限制，开辟了介孔有机材料和介孔碳材料的新领域。该成果也获得了2020年度国家自然科学奖一等奖。

　　在这一策略的支撑下，赵东元及其合作者创造了20多种以复旦大学FDU命名的介孔材料。“这其中主要是孔结构，孔径怎么堆积、怎么连接，孔的形态是蜂窝状还是球状，各式各样。这些结构的发明或发现，确实也来自灵感，但也是在不断试验中产生的。”赵东元介绍道。

　　随后，赵东元团队又发展了挥发诱导自组装等一系列普适性合成方法，实现了多种金属氧化物及复合介孔材料的有序组装，使分子自组装成为构筑功能介观材料的通用平台。

　科技探索：善用“粗糙”之美

　　在采访中，赵东元谈到介孔材料的一个独特之处时，用了一个颇为直白的词——“粗糙”。

　　“微孔材料，比如沸石分子筛，它的原子排列非常规整、非常美。而介孔材料，孔径大了，在原子级别上就有点‘粗糙’了，表面带有许多缺陷。”赵东元说。介孔材料的规整度无法与微孔材料相比，但这恰恰也赋予了它独特的性质，可以处理较大的分子或基团，特别是在催化有大体积分子参加的反应中，具有更好的催化活性。

　　也是借由这个“粗糙”的优点，介孔材料得以深度参与原油的催化裂解过程，为重油、渣油的高效清洁利用开辟了新路径。

　　我国每年消费7亿多吨原油，其中重油、渣油含量约占50%，此前大部分只能炼焦。结合介孔材料的大孔道特性和沸石分子筛的酸性，赵东元团队和中石化合作开发了核壳结构介孔分子筛催化剂，不仅实现了千吨级生产，还在齐鲁石化56万吨/年重油催化裂化装置中稳定运行多年。

　　在此基础上，团队又提出了“单颗粒级配”的概念——催化剂颗粒从外到内分别是大孔、介孔、微孔，形成梯度的孔道结构和酸性分布。这一技术已在镇海炼化200万吨/年沸腾床渣油加氢装置上获得应用，装置已开车成功并实现平稳运行。

　　面向未来，赵东元告诉记者，他和团队还在攻关“定向转化”，用介孔材料将石油精准转化为“三烯三苯”等化工基础原料，以及用于废旧塑料的资源化转化等。

　科研理念：无用之用，方为大用

　　1963年出生的赵东元，1984年毕业于吉林大学化学系，1998年从美国加州大学圣芭芭拉分校博士后出站后回国，加入复旦大学。那时，国内的科研条件远不如国外，但他“义无反顾”地回来了。赵东元说：“我是做合成的，不需要太多条件，我想回来为祖国做科研。”2007年，44岁的他当选为中国科学院院士。

　　这种选择背后，是一种对基础研究的深刻理解。赵东元反复强调一个词：“无用之用” 。“2016年之前，我没有考虑应用，只是创造。”他说，“基础研究是应用的基础，没有基础，应用就是空中楼阁。搞基础研究一定要抛开实用。”他还建议年轻人：“40岁之前先别做应用，潜心地做基础研究，那时候想象力最丰富。40岁之后创造力受到限制时，再去做工业化、做成果转化。”

　　“基础研究，不需要有其他的回报。”赵东元还在这条路上持续探索，他正在探究晶态介孔材料的合成，试图在原子级别上实现精确控制;还在研究“可呼吸、可塑的孔”，希望它能真正贴服于细胞，为细胞留下空间、输送营养，用于血液净化或组织生长……