“我觉得基础研究当然很难,但乐趣无穷。作为一个好的科研工作者,就要做与众不同的事,要有创新性。”在复旦大学教授赵东元看来,科研的快乐来自一个新想法被验证、一个好结果终于出现的瞬间。
8月13日,未来科学大奖评审委员会公布2026年获奖名单,赵东元因对介孔材料的开创性贡献,包括合成控制、机制理解和工业应用,获得“物质科学奖”。
介孔材料的孔径介于2纳米至50纳米之间。对普通人来说,这是肉眼无法抵达的尺度;对赵东元来说,这却是一个可以反复进入的世界。30年来,他一直在材料内部“造孔”:让孔径更可控,让结构更有序,让分子能进入、停留、反应,也让一门看似冷门的基础研究,逐渐走向催化、能源、环境和生物医药等应用场景。

看到一个材料,就想能不能在里面“造孔”
讲起介孔材料,赵东元不急着把人带进复杂术语里,他先从水杯谈起:一个杯子中间有空间,可以装水;在化学里,孔也像这样的容器,可以把分子“装进去”。他也会说干燥剂,孔把空气里的水分子吸进去,食品就不容易受潮;还会说沸石分子筛,孔有大小,大分子进不去,小分子可以进去,于是分离就发生了。

这是赵东元多年形成的观察方式。与同行交流时,他时常会想:别人的方法能不能用到介孔材料合成上?他把这称作一种“职业病”。
这种“职业病”让他在日常生活里也不断发现问题。旅游时看到可以膨胀、收缩的玩具,他想到孔能不能具有可塑性;看到装水的球落地后慢慢恢复形状,他开始思考界面张力对孔结构的影响。于是,“软的孔”“可呼吸的孔”“细胞的家园”这些看似富有想象力的说法,逐渐变成他和学生讨论、实验、验证的新方向。他说,很多科研点子来自生活、自然和同行交流,但有了想法还不够,“你还要实践出来”,因为科学是实证的知识,必须通过实验来证明,也要让别人能够重复。

介孔材料的孔越多,表面积越大
在赵东元眼里,孔从来不只是空隙。孔径大小决定材料性质,孔体积决定它能“装”多少分子,孔道结构决定分子能不能自由穿梭。介孔材料介于微孔和大孔之间,既有较大的比表面积,又能容纳较大的分子,在蛋白质富集、重油和渣油转化、能源储存等方面有应用前景。
真正的难题,是把孔做得有序、可控,并把这种控制拓展到更多材料体系。赵东元及合作者发展了基于分子自组装的有序介孔材料合成新方法,发明了超大孔径SBA-15介孔分子筛,开创了FDU系列有序介孔材料体系,实现介孔结构、孔径、组成和形貌的精准调控。此后,他们又提出有机—有机自组装策略,制备出高度有序介孔聚合物和介孔碳材料,打破了传统介孔材料主要局限于无机体系的限制。
坐稳冷板凳,把一个问题做深做透
赵东元并不喜欢把科学讲成某个瞬间的顿悟。在他看来,真正的科学“是一个思想、一个灵魂的创造”,要“坐住坐稳冷板凳”。他创造了20多种以FDU命名的介孔材料,但比起趣闻,他更愿意谈孔结构:孔怎样堆积,怎样连接,怎样从直形、球形到更复杂的结构。
从无机介孔材料走向介孔高分子和介孔碳材料,就是这样坐出来、试出来的。
高分子要想做成孔材料,既要聚合,又要自组装。两个过程叠在一起,难度很高。赵东元团队把复杂过程拆开,先让前驱体聚合一点,再自组装,之后继续聚合。由此,他们提出有机—有机自组装策略,实现了介孔高分子的可控制备,并进一步通过碳化得到介孔碳材料。
这不是一个“拍脑袋”就能完成的突破。赵东元承认灵感的重要,但在他的讲述里,灵感往往来自长期积累、反复交流和不断思考。科学不是突然出现的答案,而是一次次实验、一层层分解、一步步验证。
在赵东元看来,基础研究的价值,重在探索新知、凝练科学规律,而技术应用往往是知识长期积累之后,水到渠成的结果。他举例道,氧化硅很常见,但如果把磁性颗粒放在中间,外面再生长一层有孔的氧化硅,就能形成核壳结构的介孔材料。最初,这只是为了创造新结构、新规律。后来,它被用于石油裂化,解决重油、渣油转化中的实际问题。

这也是他人生选择的一部分。20世纪90年代末,赵东元从美国回到复旦大学。他希望回到祖国,踏踏实实做点事。回头看,他认为自己一生中最成功的,就是选择——选择回国,选择基础研究,也选择在一个细分领域里长期坐下去。
从实验室到课堂,他看重的是“会不会提问”

在科研之外,赵东元还有另一个被人记住的形象——“布袋院士”。获颁国家自然科学奖一等奖后,第二天一早,他手拎帆布袋出现在本科生《普通化学》课堂上。照片上了热搜,但真正打动人的,不只是那一次上课,而是这门课他已连续讲了二十余年。即便出差,他也尽量连夜赶回来。“迟到5分钟就是教学事故。”他说。
面对年轻学生,赵东元希望培养的不是会背答案的人,而是会自学、会思考、敢发问、能独立判断的人。在他看来,考试只是让人复习知识的过程,真正的本领,在于对知识体系的理解,在于质疑,在于提出问题。
他喜欢学生问“为什么”。有时,学生在课堂中途把他围住,各种问题一起抛来,他很高兴回答;有些问题答不上来,他也不回避。因为在他眼里,科学研究本来就源于问题。好问题来自深入前沿,也来自批判和质疑。所谓批判,并不是简单否定,而是找到边界:这个方法适用到哪里?换一个条件会怎样?如果一个问题被解决后,能带动很多领域发展,那才是真正重要的问题。
获得未来科学大奖后,赵东元说,这份荣誉让他欣慰,因为它是同行对他近30年深耕介孔材料的认可。但他也把自己的成就归于团队。他说,回国后组建了一个聪明、勤劳的团队,“是这些团队造就了我的今天”。
这句话,让这位研究“孔”的科学家形象更清晰了。一个人可以先看见那个孔,看见结构、通道、边界和可能性;但要把它做成材料、做成方法、做成产业、做成一个学科方向,需要一群人长期坐在实验台前,一次次失败,一次次验证,再一次次往前走。对赵东元来说,这正是基础研究的难处,也正是它“乐趣无穷”的地方。