一万次实验的积累 一座通向国家战略的桥

在纳米“小孔”里建一座科学“大厦”

青年报 首席记者 刘晶晶

  李伟(左二)在指导学生。

  李伟 复旦大学化学系教授,获评2025年度上海市科学技术奖青年科技杰出贡献奖。

  本版摄影 青年报记者 吴恺

  2007年,黑龙江大学的一间报告厅里,中国科学院院士、复旦大学教授赵东元做了一场关于“功能介孔材料”的学术报告,让台下还是本科生的李伟心动不已。

  19年后,作为复旦大学化学系教授的李伟已是国际介孔材料领域的优秀青年代表,并站上了上海市科学技术奖励大会的领奖台,获评2025年度上海市科技奖青年科技杰出贡献奖。他没有忘记那个下午的心动,更在后来的岁月里,把这份心动变成了一种坚持。在那些比发丝还要细上千倍的孔道中,他和他的同行者正构筑着一座从基础研究通向国家战略需求的桥梁。青年报首席记者 刘晶晶

  一颗种子的萌芽

  多年后,回忆起初次接触介孔材料的感觉,李伟用了“迷恋”这个词。“本科时我第一次用电子显微镜看自己合成的样品,原本以为是粉末,结果看到了排列整齐的纳米花、纳米棒,那种感觉就像你随手种了一颗种子,结果开出了一片花园。”

  李伟2004年考上黑龙江大学,大一就进了实验室。到了大三,全年级三百多人,他成绩排第一。可真正改变他人生轨迹的,是赵东元院士的那场报告。看着电子显微镜下那些排列有序的纳米小孔,它们像花朵、像蜂巢,像一座座精妙的微型宫殿。那一刻,他心里只有一个念头:“太美了。”

  “我有没有可能去复旦,跟赵老师做科研?”这个念头冒出来的时候,连他自己都觉得有些大胆——当时的赵东元已是介孔材料领域的全球领军人物,以“介孔材料”为关键词搜索,发表文章最多的科学家就是他。

  暑假过后,李伟独自坐上了去上海的火车。在邯郸校区那座小白楼里,师兄带他参观实验室。那天约好下午两点见赵老师,因为工作太忙,直到五点半赵老师才匆匆赶来。等待的三个半小时里,李伟没有焦躁,反而被眼前的一切深深吸引——实验室里每个人都在安静地、专注地做自己的事,那种围绕兴趣开展工作的纯粹氛围,让他觉得“这就是我想待的地方”。

  后来他如愿进了复旦。回想起当时,踏出那一步的勇气,源于一个年轻人对科学之美的冲动。

  一万次实验的积累

  博士前两年,是李伟最沉默的时光。

  同批入学的同学从2009年起陆续有了成果,而他直到2010年还没有一篇文章发表。每天晚上做到凌晨一点,瓶瓶罐罐洗了又洗,实验做了近万次,可结果总是不理想。

  那段时间,组会成为他最怕又最盼的时刻。直到有一次组会,老师赵东元说了一番话,被李伟称为自己人生中非常重要的一句话:“实验成功了,那么你发表文章,然后获得别人的认可。实验失败了,如果你能总结出经验,分析出问题和原因,那么这个实验对你工作的馈赠更大。”

  那天散会后,李伟一个人在实验室坐了很久。他开始回想,这一万多次实验,自己是不是只盯着“做出来”这一个结果?有没有真正去追问过“为什么”?从那以后,他养成了一个习惯,无论数据好坏,先问三个“为什么”。这个习惯让他后来在面对更复杂的课题时,不再盲目试错,而是学会了拆解问题、寻找路径。

  也是从那时起,他真正理解了导师对科研的“酷爱”意味着什么。“他办公室的灯总是很晚才关,他永远在追问‘为什么不能更好’。我从他身上学到的不是某种技术,而是一种活法。”

  很多年后,当李伟自己也成为导师,面对实验受挫的学生时,他总会想起那个夜晚。他意识到,赵老师给他的不只是一句安慰,而是一种看待失败的方式——不是逃避它,而是从里面淘出有价值的东西。

  一座通向国家战略的桥

  那段沉默期积累的思考,最终化作了突破的力量。李伟和团队提出了一种全新的“单胶束基元定向组装”方法,颠覆了传统介孔材料合成的路径。通俗地说,传统方法是用大量表面活性剂分子形成的“液晶相”作为模板去复制孔道,而他做的,是捕捉住溶液中单个的“胶束”——那些比细胞还小的“球”——再像搭乐高一样,把它们一个一个精准地搭建起来。

  这项研究入选了2019年中国百篇最具影响国际学术论文。国际同行评价说,这为介孔材料合成“提供了新的见解”,“超越了传统的模板”。但李伟心里清楚,这些漂亮的纳米结构只是故事的开始,真正重要的是它们能做什么。

  石油是工业的血液。我国2025年原油表观消费量超过7.5亿吨,对外依存度超过75%。李伟在博士期间合作开发了一种“微介孔复合分子筛”催化剂,能让重油大分子先在介孔里“预裂化”,再进入微孔进一步转化。和中石化合作后,这套方案已在56万吨级的装置上稳定运行多年,液体收率和航煤选择性显著提升。

  而面向未来,李伟瞄准了两个更大的方向:一是废塑料循环,他告诉记者,那些改变人类生活却又造成污染的塑料,本质上是一座巨大的碳氢资源库,如果能用介孔催化剂把它们精准地“剪”回单体,就能真正进入碳的循环体系;二是新能源存储,西北的风光电需要高效的储能器件,介孔碳材料作为硅负极的载体,正是解决硅在充放电中体积膨胀难题的关键。

  “我们做科研,要真正能解决国家的一些问题。”李伟说。从实验室的“漂亮粉末”,到炼油厂的反应器,再到未来的储能设备,他希望让那些纳米级的小孔,承载起国家能源战略的大命题。

  一盏深夜常亮的灯

  李伟说,自己是“从山里走出来的学子”。走到今天,他觉得最幸运的事,是遇到了恩师赵东元。老师至今还在给本科生上“普通化学”,他也记得每次深夜离开实验室时抬头看见导师办公室还亮着的灯。这些身体力行不需要再被翻译成任何道理,它们就在那里,像一种无声的坐标系,指引着方向。

  如今他成了研究生导师,也坚持给本科生教学。面对大多是00后的学生,他观察到,这一代人和自己当年很不一样。“他们成长在物质丰裕的时代,没有生存焦虑,也更敢于表达自己。”李伟不需要学生打卡,也不规定工作时长,但会花时间和每个学生深聊:“你为什么来复旦读博士?在你20岁到25岁这个阶段,你想获得什么?”

  有人想搞科研,有人想做公务员,有人直言“想躺平”。李伟都听,然后说一句:“不管你以后做什么,博士期间训练的逻辑思维、发现问题、归纳知识的能力,是相通的,会让你终身受益。”他说,希望他带出来的学生能养成一种习惯,看到任何现象,都愿意多问一句“为什么”。“技术会过时,知识会更新,但追问的能力不会。”

  当年赵老师组会上那句话——“真正重要的从来不只是结果,而是过程中长出来的东西”让李伟受益至今。“赵老师教给我的,我今天想教给他们。”李伟表示,自己是一名科学工作者,更重要的身份是一名教育者。“以身作则,哪怕只影响他们一点点。这就是最重要的事。”在自己的讲台和实验室里,他正在把这份来自上一代科研人的馈赠,传递给更年轻的人。

2026年07月06日