中國(guó)科學(xué)院化學(xué)所萬(wàn)立駿研究員新當(dāng)選中國(guó)科學(xué)院院士
2014-05-12 18:44:12
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據(jù)科學(xué)網(wǎng)2009年12月7日訊 記者是懷著忐忑不安的心情撥打中國(guó)科學(xué)院化學(xué)所所長(zhǎng)、北京分子科學(xué)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（籌）主任萬(wàn)立駿的電話的。和眾多科研工作者一樣，萬(wàn)立駿給記者的印象是格外低調(diào)和謹(jǐn)慎。無(wú)論是作為一名科研工作者，還是作為一名研究所的所長(zhǎng)，他幾乎從不接受媒體采訪。
“如果你非要問(wèn)我當(dāng)選院士的感受，那只有一個(gè)：壓力非常大。”萬(wàn)立駿說(shuō)，當(dāng)選院士后，不僅要保持研究工作在本領(lǐng)域的地位，還要進(jìn)一步拓展研究方向，才能作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
回想自己幾十年的求學(xué)和科研經(jīng)歷，萬(wàn)立駿認(rèn)為，只要找準(zhǔn)研究方向，一如既往地堅(jiān)持下去，終會(huì)開(kāi)花結(jié)果。
興趣是啟蒙老師
萬(wàn)立駿是1977年恢復(fù)高考后的第一屆大學(xué)生，1982年畢業(yè)于大連工學(xué)院（現(xiàn)大連理工大學(xué)）。大學(xué)畢業(yè)后，他做過(guò)吉林省郵電工業(yè)總廠的助理工程師，其后又師從著名材料科學(xué)家和晶體學(xué)家郭可信先生在大連理工大學(xué)獲得碩士學(xué)位，還擔(dān)任過(guò)大連海事大學(xué)材料工藝研究所的講師。
20世紀(jì)80年代，掃描隧道顯微技術(shù)（STM）的發(fā)明，給材料和化學(xué)研究的突破帶來(lái)新的曙光。從那時(shí)開(kāi)始，化學(xué)研究者就試圖把STM應(yīng)用在電化學(xué)和生物體系中，但遇到了很大的困難：難以在溶液中得到表面的原子分辨圖像，即使得到了也非常不穩(wěn)定，無(wú)法順利開(kāi)展原位實(shí)時(shí)研究。
萬(wàn)立駿介紹，與用于超高真空的掃描隧道顯微鏡和透射電鏡相比，電化學(xué)掃描隧道顯微學(xué)（ECSTM）將電化學(xué)和STM相結(jié)合，*大的優(yōu)勢(shì)是可以工作在大氣和溶液中。不僅為各類表面化學(xué)體系，也為許多需要在水（或生理鹽水）中的生命科學(xué)體系提供了非常重要的、可原位實(shí)時(shí)觀測(cè)研究的重要手段。因此，發(fā)展ECSTM方法學(xué)的意義，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了化學(xué)領(lǐng)域。
萬(wàn)立駿對(duì)ECSTM產(chǎn)生了濃厚的興趣，也迫切希望能掌握這一技術(shù)。當(dāng)時(shí)，只有日本、美國(guó)、德國(guó)等國(guó)家有很少的幾個(gè)開(kāi)展ECSTM研究的小組。1992年初，萬(wàn)立駿遠(yuǎn)赴東洋，懷揣不到200美元，開(kāi)始了一邊打工一邊學(xué)習(xí)的自費(fèi)留學(xué)生活，在日本東北大學(xué)工學(xué)部化學(xué)系板谷教授的研究小組攻讀博士學(xué)位。他從ECSTM設(shè)備的研制開(kāi)始，一直到表面的離子、原子成像，系統(tǒng)地學(xué)習(xí)研究ECSTM技術(shù)。
1996年，萬(wàn)立駿獲得博士學(xué)位后，相繼擔(dān)任過(guò)日本科學(xué)技術(shù)振興事業(yè)團(tuán)（ERATO/JST）研究員、日本東北大學(xué)及北海道大學(xué)的助理教授及訪問(wèn)教授，其間都是從事ECSTM實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)、設(shè)備的研制和應(yīng)用工作。
1998年，萬(wàn)立駿入選中國(guó)科學(xué)院“百人計(jì)劃”后回國(guó)，2000年，獲國(guó)家自然科學(xué)基金委國(guó)家杰出青年基金支持。
把科研做系統(tǒng)做深入
回國(guó)后，萬(wàn)立駿繼續(xù)從事ECSTM和利用該技術(shù)的表面分子吸附、組裝和反應(yīng)的研究。盡管當(dāng)時(shí)已有ECSTM產(chǎn)品，但對(duì)表面有機(jī)分子的成像不穩(wěn)定、分辨率不高，是商品儀器的普遍問(wèn)題。
為了使ECSTM能夠穩(wěn)定高分辨成像，萬(wàn)立駿經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究，終于突破技術(shù)瓶頸，在電解質(zhì)溶液中或大氣條件下，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多種固體表面及表面吸附物種，例如有機(jī)大分子甚至立體性很強(qiáng)的配合物分子的高分辨穩(wěn)定成像，可以獲得和超高真空中相媲美的原子分子圖像。他在中科院化學(xué)所的研究組，成為當(dāng)今國(guó)際上為數(shù)很少的、掌握此技術(shù)的研究單位之一。
ECSTM發(fā)展后，萬(wàn)立駿團(tuán)隊(duì)將其廣泛應(yīng)用于物理化學(xué)的基礎(chǔ)研究中。提出了利用ECSTM的高分辨優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分子識(shí)別、確定難以得到單晶的化合物結(jié)構(gòu)的新思路。例如，C60嵌于杯[8]芳烴的化合物難以生成單晶，其結(jié)構(gòu)確定成為該類化合物研究中的難題，萬(wàn)立駿利用STM實(shí)驗(yàn)結(jié)合理論模擬計(jì)算，確定了分子結(jié)構(gòu)。有關(guān)文章在《應(yīng)用化學(xué)》發(fā)表后，該雜志顧問(wèn)編委新海征治教授特意來(lái)信祝賀，表示這一成果解決了困擾他們多年的難題。
萬(wàn)立駿還建立和發(fā)展了表面分子組裝的系列方法，保證了組裝中分子的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和有序性；系統(tǒng)建立了從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)構(gòu)筑、理論模擬、原位表征和性能測(cè)量的研究表面分子組裝的方法，成功實(shí)現(xiàn)了多種分子在多種基底表面的有序組裝、結(jié)構(gòu)調(diào)控和分子的可控單分散。例如，在表面分子吸附組裝研究中的一個(gè)重要貢獻(xiàn)是，研究發(fā)現(xiàn)了不同類型手性分子的表面吸附和STM成像機(jī)制，由此可以判別分子的手性，為手性分析研究提供了一種新的方法；并提出了利用非手性分子在表面組裝手性結(jié)構(gòu)的概念，從理論上闡明了這類手性結(jié)構(gòu)的形成、放大和轉(zhuǎn)化機(jī)理；并通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和外場(chǎng)控制，原位實(shí)現(xiàn)了手性結(jié)構(gòu)與非手性結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。
2007年，萬(wàn)立駿等開(kāi)展的“固液界面的分子組裝與調(diào)控及電化學(xué)STM研究”，因取得包括發(fā)展了高分辨率ECSTM技術(shù)，固體表面分子納米結(jié)構(gòu)的形成規(guī)律、可控轉(zhuǎn)化及機(jī)理研究，手性分析識(shí)別與組裝、非手性分子形成手性分子組裝體的機(jī)制研究等系列成果，而榮獲國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
今年10月在南非召開(kāi)的第三世界科學(xué)院院士大會(huì)上，萬(wàn)立駿因其在表面和界面物理化學(xué)方面的基礎(chǔ)研究和突出貢獻(xiàn)，與另一名印度科學(xué)家分享了第三世界科學(xué)院化學(xué)獎(jiǎng)。
在國(guó)家重大需求中尋找新的方向
在萬(wàn)立駿看來(lái)，做科研就必須做得系統(tǒng)而深入，且有發(fā)展。現(xiàn)在，除了繼續(xù)把表面分子吸附組裝和反應(yīng)研究工作系統(tǒng)深入地做下去外，萬(wàn)立駿還有新的想法——積極探索電化學(xué)與納米科學(xué)交叉的新方向，希望能在應(yīng)用基礎(chǔ)研究方面作出貢獻(xiàn)。
萬(wàn)立駿舉例說(shuō)，利用納米－微米復(fù)合結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)效應(yīng)，以納米晶構(gòu)成的微米結(jié)構(gòu)，具有高比表面積和高活性，可以大幅度提高電極材料的性能。于是，針對(duì)當(dāng)前能源電化學(xué)相關(guān)的電極材料研究中的關(guān)鍵科學(xué)和技術(shù)問(wèn)題，他利用在電化學(xué)、納米科學(xué)和表面科學(xué)三方面所積累的知識(shí)，設(shè)計(jì)制備了多種結(jié)構(gòu)新穎和性能優(yōu)異的電極材料。
針對(duì)鋰離子電池電極材料研究中的問(wèn)題，萬(wàn)立駿提出利用碳網(wǎng)絡(luò)穿插和碳膜包覆納米金屬或金屬氧化物納米顆粒的解決方案，形成復(fù)合電極材料，其中碳膜或碳網(wǎng)絡(luò)可以形成電子通道，減少電荷在電極間移動(dòng)時(shí)的能量損失，可以大大提高電極中電荷的傳輸速率。目前，基于以上理論，他的研究團(tuán)隊(duì)的成果已和企業(yè)簽訂合作協(xié)議，有望將來(lái)工業(yè)化生產(chǎn)。
“基礎(chǔ)研究要在國(guó)家重大需求中尋找研究重點(diǎn)，再將基礎(chǔ)研究的成果用于國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)之中，這是每個(gè)科學(xué)工作者的職責(zé)和義務(wù)。”萬(wàn)立駿說(shuō)。