科研攻关时间普遍超10年,在他们眼中这是必经的路
青年报·青春上海记者 刘晶晶
11月3日公布的国家科技奖上海获奖成果中,科研攻关时间普遍超过10年,记者采访了解到,“十年磨一剑”的潜心研究是获奖成果的普遍规律,也是科研人员工作的真实写照。18年来的首次突破,21年的默默耕耘,在他们眼中,都是科研必须走过的路。
赵东元 薄薄7张纸造就18年来首次突破
11月3日,国家科学技术奖公布。中国科学院院士、复旦大学化学系教授赵东元领衔的课题,获得自然科学一等奖。这也是18年来上海再次获得国家自然科学奖一等奖。
赵东元领衔的课题组首次将介孔材料从无机组成扩展到有机高分子和碳,在分子水平上揭示有机-有机自组装机制,提出了多元协同共组装新策略,成功合成了有序介孔碳-氧化硅复合材料,这种新型材料柔软而轻,甚至能立于一株蒲公英上。这一成果前所未有地为无机和有机介孔材料架起了一座桥。
这一成果的论文只有薄薄的7张纸,凝聚的却是5年来无数次的探索。
1998年,35岁的赵东元从美国回国来到复旦工作,在复旦的23年,始终专注功能介孔材料研究。刚回国时,国内整体科研条件和国外差距较大。3万元的科研基金,没有电子绘图仪,他就用手描;没有高压反应釜,他就用塑料瓶代替。之后他带着5个本科生,开始了对功能介孔材料创制和合成的研究。
“介孔材料是一种多孔材料,孔径在2~50纳米。而功能化介孔材料,是将介孔材料改性而使其具有不同的功能。”赵东元介绍,自己就是个“造孔之人”。他的突发奇想是:“做了这么多无机介孔材料,能不能创造一种有机的高分子材料,又软又轻又好用,还能在国民经济中创造出非常高的价值?”
为了攻克这个难题,赵东元组建科研团队,苦战5年。回顾整个过程,赵东元感慨,实验之所以做成,一是因为“异想天开”,二是足够幸运。“整个合成过程非常复杂,就像是在一个黑箱子里乱撞。”前4年多时间,团队几乎都在走弯路,甚至主要成员提出退学。如今,在赵东元办公室隔壁的陈列室,还留存着当年课题组成员们积累的实验笔记和博士论文。成员孟岩的博士论文《有序的有机高分子介孔材料的合成与结构》记录着:起初,实验怎么也做不出介孔,做出的全都是抱团的纳米粒子……
转机来自一位复旦转专业本科生,从历史系转到化学系的学生顾栋。时隔十几年,如今已是武汉大学教授的顾栋,忆起2003年10月7日的那个深夜,依然难掩激动。当天,他用一种反常规的方法进行实验,测试得到一组非常漂亮的数据。“顾栋非常聪明,他提出把高分子先聚再合成的做法,一下子把步骤从5个简化成2个。”赵东元在学生的启发下打开了思路。接下来两个月,大家紧锣密鼓、调节参数、测试分析,年底就基本得到了所有数据。如今,课题组提出的有机-有机自组装新思想被全球60多个国家和地区的1500余家科研机构采用和研究,各国科学家共发表4万多篇相关论文。
研究多孔材料多年,赵东元养成了职业病——平时但凡看到什么材料,他都想把它打成孔。各种“异想天开”,也成为他科研工作的动力和源泉。有一次,他带儿子去乐高世界玩,看到各种大型组装构件,他便联想:在微观世界,能不能也用各种功能基元搭建形成孔洞?随后便开辟了一个新的研究方向——介孔材料合成方法学中的模块化组装。他也是出了名的“工作狂”,对科研的认真和勤奋超乎常人。刚回国时,他几乎每周工作80小时,常连续十几个小时泡在实验室。
“真正的纯科学就是刨根问底,还谈不上应用。比如研究1+1=2有什么用?没用。但它改变了人类的思维,有了这种思维,人类的生活更加美好。”因此赵东元也从不为学生设限。“科研需要你沉浸,需要你喜欢。喜欢就能迸发出无穷的力量。只要沉静下来去思索,去刨根问底,总有一天会得到回报。”他说。
罗利军 历经21年在田间踩出一条路
科学家不只会泡在实验室,有这样一些科学家,陪伴时间最长的是田间日头。从20世纪90年代起,以上海市农业生物基因中心首席科学家罗利军为首的一批科研人员马不停蹄,寻找能扎根山坡地、工业抛荒地,在“望天田”里也能高产的水稻。此次获得国家科学技术进步奖一等奖的“水稻遗传资源的创制保护和研究利用”正是他们的成果。
民以食为天,食以稻为先,作为世界三大农作物的水稻,一直以来就是关乎我国经济持续发展和社会稳定的坚实基础。从20世纪90年代起,我国超级稻研究如火如荼,产量也持续攀升,同时一个新的难题也摆在了农业科学家的面前。
水稻是一种需水量很大的作物,稻田要高产,却要付出高水、高肥、高投入的代价。水稻平均单产长期徘徊,即使有良好栽培条件的高产超级稻,大面积生产也难实现稳定高产。因为我国水资源匮乏,70%以上的水稻种植地区都是需要望天落雨的缺水型中低产田,“水”成了一道“紧箍咒”,让水稻产量的突破举步维艰。
选育制种离不开南繁,在亚热带和热带的气候条件下,一年可繁育二到三代,加速育种过程,缩短育种年限,还可以鉴定育种材料的特性。2002年冬天,罗利军带着团队来到海南,从一片荒山里建造起一间可以遮风挡雨的简易房和一块弯弯曲曲的十一亩稻田开始,从无到有建起了节水抗旱稻的种植基地。整整过去了21年,罗利军说,这里的一草一木都是自己亲手种下去的,都有了感情。
水稻的育种可谓是大海捞针,工作量的庞大是常人无法想象的。上海市农业生物基因中心拥有全球最全的水稻资源,收集了93个科360个种,总共有23万份种质资源。而从二十多万个源头中逐一分拣,从研究到筛选,再到育种团队在不同的环境下进行分析和生物提取,时间对他们来说又紧缺又珍贵。
对于节水抗旱稻来说,筛选只是第一步,成千上万棵水稻,究竟哪一棵才具有良好的节水抗旱性呢?科学来不得半点虚假,唯一的途径就是下田试验。日复一日的田间奔走,改了又改的实验数据,罗利军带着团队用一双赤脚硬生生地踩出了一条自己的路。寒暑易节,风雨更替,艰辛的付出终于有了回报。2003年,罗利军育成了世界上第一个节水抗旱稻不育系“沪旱1A”,“节水抗旱杂交稻”在全球终于实现了“零的突破”。
历经21年,他们突破水稻种植资源和环境的“瓶颈”,研发出少打农药、少施肥、节水抗旱、高产质优集于一身的绿色超级水稻。系统地进行水稻遗传资源的收集保存、研究评价和创新利用,构建了水稻种质资源保护与利用平台, 解决了我国水稻育种和基础理论研究中遗传资源缺乏问题,丰富了我国水稻遗传资源,使我国稻种资源的保有量居世界首位,也为提高和稳定我国水稻产量、提升稻米品质做出了重要贡献。
青年报·青春上海记者 刘晶晶
编辑:张红叶
来源:青春上海News—24小时青年报
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