執(zhí)著與創(chuàng)新的“納米”人
——記大連理工大學(xué)石油與化學(xué)工程學(xué)院教授譚振權(quán)

本刊記者　于曉杰

執(zhí)著與創(chuàng)新的“納米”人
——記大連理工大學(xué)石油與化學(xué)工程學(xué)院教授譚振權(quán)

本刊記者于曉杰

譚振權(quán)教授（右三）

專家簡(jiǎn)介：

譚振權(quán)，大連理工大學(xué)石油與化學(xué)工程學(xué)院教授，應(yīng)用化學(xué)系系主任。獲北京大學(xué)學(xué)士學(xué)位、日本東北大學(xué)碩士和博士學(xué)位。主要研究領(lǐng)域?yàn)闊o(wú)機(jī)化學(xué)、納米化學(xué)、納米藥物。2008～2014年，在日本大阪大學(xué)和日本神戶大學(xué)從事科研工作。曾任日本東北大學(xué)中國(guó)學(xué)友會(huì)副會(huì)長(zhǎng)、日本大阪大學(xué)中國(guó)學(xué)友會(huì)副會(huì)長(zhǎng)、北京大學(xué)日本校友會(huì)理事、關(guān)西分會(huì)會(huì)長(zhǎng)。參與組織編寫(xiě)出版了《中日百人傳》一書(shū)，同時(shí)擔(dān)任 Advanced Materials、Carbon等10余個(gè)國(guó)際高水平期刊的固定審稿人，主持國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目1項(xiàng)。

碳納米結(jié)構(gòu)是材料家族中較新的成員,代表著納米材料科學(xué)的發(fā)展前沿,但以往研究者們都是對(duì)這些新型碳納米材料的合成與性質(zhì)在做研究,在對(duì)從碳納米材料為結(jié)構(gòu)基元構(gòu)筑更復(fù)雜的超分子自組裝納米結(jié)構(gòu)的領(lǐng)域尚未進(jìn)行過(guò)深入研究。尤其是對(duì)碳納米結(jié)構(gòu)與各種小分子在表面上的相互作用及其作用機(jī)理的研究，尚存在很大的空白。

而譚振權(quán)從就讀于北京大學(xué)開(kāi)始至今，便一直潛心于新型碳納米結(jié)構(gòu)材料的研究，他瞄準(zhǔn)了納米材料學(xué)科前沿和國(guó)際熱點(diǎn)研究領(lǐng)域，憑借化學(xué)合成的扎實(shí)科研基礎(chǔ)，取得了諸多令人欣喜的創(chuàng)新成果。

瞄準(zhǔn)新型結(jié)構(gòu)

碳元素是存在于自然界中的與人類生產(chǎn)生活最密切相關(guān)、最重要的元素之一，由于其所具有的復(fù)雜多樣的電子雜化軌道特性以及晶體排列的各向異性，因此以碳元素為唯一構(gòu)成元素的碳素材料就具有各式各樣的性質(zhì)和形態(tài)。

據(jù)譚振權(quán)介紹，近些年來(lái)，碳納米材料一直是材料科學(xué)領(lǐng)域最活躍的學(xué)科分支之一，多種多樣的納米碳結(jié)構(gòu)不斷被合成出來(lái)，富勒烯、碳納米管、石墨烯等新型的碳納米結(jié)構(gòu)以其所具有的諸多優(yōu)異的物理和化學(xué)特性，不僅成為了科學(xué)家們研究的熱點(diǎn)材料，而且被廣泛地應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。由富勒烯、碳納米管和石墨烯等碳納米結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)所引發(fā)的納米科學(xué)技術(shù)革命，與生物技術(shù)和信息技術(shù)一道，成為了當(dāng)今世界高新技術(shù)的三大支柱，正日益影響和改變著我們的生活。

2002年7月，譚振權(quán)從北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院本科畢業(yè)，專業(yè)上的極大興趣愛(ài)好讓他毅然走上了繼續(xù)求學(xué)路。2008年3月，在日本東北大學(xué)理學(xué)研究科化學(xué)專業(yè)，譚振權(quán)完成了碩博連讀。而在2008年到2014年間，譚振權(quán)一直在日本大阪大學(xué)和日本神戶大學(xué)潛心于新型碳納米結(jié)構(gòu)材料的研究，因?yàn)樗闇?zhǔn)了納米材料學(xué)科前沿和國(guó)際熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。

譚振權(quán)介紹說(shuō)，以往研究者們大都把焦點(diǎn)放在了新型碳納米材料的合成與性質(zhì)的研究上,而對(duì)從碳納米材料為結(jié)構(gòu)基元構(gòu)筑更復(fù)雜的超分子自組裝納米結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，尚未進(jìn)行深入研究。“尤其是對(duì)碳納米結(jié)構(gòu)與各種小分子在表面上的相互作用及其作用機(jī)理的研究，尚存在很大的研究空白?！币虼耍瑥?014年9月回國(guó)至今，譚振權(quán)始終堅(jiān)持自己的研究領(lǐng)域，不改初心。

這期間，譚振權(quán)主持和參加了多項(xiàng)基金項(xiàng)目，其中包括：日本東北開(kāi)發(fā)紀(jì)念財(cái)團(tuán)研究fellow、大阪大學(xué)青年學(xué)者基金、日本科學(xué)協(xié)會(huì)笹川研究基金、日本文部省科研費(fèi)輔助金、日本厚生勞動(dòng)省科研費(fèi)輔助金、大連理工大學(xué)引進(jìn)人才科研啟動(dòng)費(fèi)等。目前，譚振權(quán)作為主持人，正在研“石墨烯超分子自組裝研究”項(xiàng)目。

制備出新型材料

將傳統(tǒng)的溶液成核生長(zhǎng)理論與分子間作用力巧妙的結(jié)合起來(lái)，是譚振權(quán)科研工作中的最大亮點(diǎn)。在這一思路下，譚振權(quán)建立了通用的溶液分子誘導(dǎo)晶體成核生長(zhǎng)理論模型，制備出了各種形態(tài)可控的富勒烯分子晶體納米材料，并以此為突破點(diǎn)，從理論研究出發(fā)，制備出了具有新型物理化學(xué)特性的碳基功能復(fù)合材料。

在這些理論模型的指導(dǎo)下，譚振權(quán)又引入溶液置換技術(shù)， 有了世界上的首次發(fā)現(xiàn)——富勒烯晶體在不同溶液小分子作用下可循環(huán)生成不同具有晶體結(jié)構(gòu)的納米晶體。這極大促進(jìn)了我們對(duì)晶體溶液成核生長(zhǎng)的認(rèn)識(shí)。

根據(jù)小分子在碳納米結(jié)構(gòu)表面的相互作用，譚振權(quán)提出了一種新穎的納米粒子在碳納米管表面上有序自組裝的方法，解決了10納米以下的低維尺度下納米粒子自組裝的難題。而利用此方法制備出的銀納米粒子-碳納米管有序自組裝異質(zhì)結(jié)構(gòu)，具有良好的化學(xué)效應(yīng)——誘導(dǎo)拉曼增強(qiáng)效應(yīng)，可望用于新型的納米放大器。

根據(jù)小分子與碳納米管的相互作用模型，結(jié)合小分子自身自組織成納米結(jié)構(gòu)的機(jī)理，譚振權(quán)又開(kāi)發(fā)出了一系列新型的具有優(yōu)異粘彈性質(zhì)的碳基納米復(fù)合功能材料。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合碳納米結(jié)構(gòu)所具有的及其優(yōu)異的電容性能，譚振權(quán)還研究了此類碳基復(fù)合功能材料的壓致發(fā)電效應(yīng)。

目前，譚振權(quán)已在國(guó)外期刊上發(fā)表論文60余篇，包括Advanced Materials、Nano Energy等高水平國(guó)際期刊，其中發(fā)表SCI論文32篇，申請(qǐng)日本發(fā)明專利2項(xiàng)。

這些研究成果讓譚振權(quán)取得了諸多榮譽(yù)：2007年，第56屆日本高分子討論會(huì)上，關(guān)于富勒烯納米晶體形貌結(jié)構(gòu)調(diào)控的研究成果被評(píng)為十大科研亮點(diǎn)；2008年，獲得第61屆日本化學(xué)會(huì)膠體與界面化學(xué)討論會(huì)最佳展報(bào)獎(jiǎng)；2010年，關(guān)于在碳納米管上自組織排列鈀納米粒子的論文，被美國(guó)學(xué)術(shù)論文檢索引擎BioMedLib評(píng)選為相關(guān)研究領(lǐng)域的“ Top 10 Articles”；2011年，獲第二屆Nano Today國(guó)際會(huì)議（美國(guó)）最佳展報(bào)獎(jiǎng)；2012年，獲第三屆先進(jìn)材料進(jìn)展與特種結(jié)構(gòu)金屬和無(wú)機(jī)材料國(guó)際會(huì)議（日本）最佳展報(bào)獎(jiǎng)。同時(shí)，譚振權(quán)還多次在國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議上做特邀報(bào)告，并受邀擔(dān)任IEEE系列的OECC 2015國(guó)際會(huì)議（上海）材料分會(huì)的共同主席。

抓住關(guān)鍵，繼續(xù)探尋

以富勒烯、碳納米管、石墨烯等碳納米結(jié)構(gòu)為基元的復(fù)合材料是納米材料研究中的熱點(diǎn)課題，而不同物質(zhì)與碳納米結(jié)構(gòu)具有不同的分子間相互作用，他們的分子結(jié)構(gòu)和物理、化學(xué)性質(zhì)等直接影響著碳基納米復(fù)合材料的性質(zhì)與功能，是當(dāng)前最受關(guān)注的前沿?zé)狳c(diǎn)領(lǐng)域之一。

現(xiàn)有研究報(bào)道多是基于高聚物、DNA等大分子的材料改性，此種方法合成的復(fù)合材料雖穩(wěn)定性好，但是不易把分子間相互作用的微觀機(jī)理闡述清楚。而小分子因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以把問(wèn)題簡(jiǎn)化，更適合用來(lái)研究分子間相互作用的微觀機(jī)理。因此，深刻理解這種異質(zhì)分子與碳納米結(jié)構(gòu)之間的相互作用，是對(duì)碳納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行改性和根據(jù)使用功能需求有意圖地設(shè)計(jì)與合成新型碳基復(fù)合功能材料的關(guān)鍵。

正是抓住了這個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，譚振權(quán)說(shuō)：“今后會(huì)繼續(xù)發(fā)揮自己在化學(xué)合成與分子自組裝方面的優(yōu)勢(shì)，基于已經(jīng)取得的碳納米材料的可控結(jié)構(gòu)制備理論等成果，結(jié)合分子模擬與理論計(jì)算等方法，重點(diǎn)研究小分子與碳納米結(jié)構(gòu)之間的相互作用模式，探索這種作用模式與納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的性質(zhì)與功能之間的內(nèi)在聯(lián)系，以新材料合成為核心，研究開(kāi)發(fā)具有優(yōu)異性能的碳基復(fù)合功能材料。”

據(jù)譚振權(quán)介紹，他準(zhǔn)備開(kāi)展的工作主要包括兩方面：一是碳納米結(jié)構(gòu)的多維度超分子有序自組裝體系和超輕超粘彈性小分子-碳基復(fù)合材料研究。二是基于超分子自組裝結(jié)構(gòu)的抗癌納米藥物研究。結(jié)合碳納米管與金屬團(tuán)簇的抗癌效應(yīng)，研究碳基超分子自組裝結(jié)構(gòu)在殺滅癌細(xì)胞方面的協(xié)同作用；研究基于無(wú)機(jī)納米材料的納米抗癌輔助藥物研究，譚振權(quán)說(shuō)：“該項(xiàng)目已經(jīng)有很好的前期研究結(jié)果，希望能夠繼續(xù)深入進(jìn)行下去，研制出高效低毒的抗癌輔助納米藥物。”

目前，譚振權(quán)已經(jīng)成功申請(qǐng)了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目——“過(guò)氧化鈦納米粒子的輻射激發(fā)自由基效應(yīng)及其在癌癥放射治療中的協(xié)同作用”。

除了摯愛(ài)的科研工作，譚振權(quán)還有著廣泛的興趣：用讀書(shū)明智，用音樂(lè)怡情。身體是革命的本錢(qián)，健康是工作的前提。不論爬山還是游泳，譚振權(quán)一直堅(jiān)持著，就像堅(jiān)持他的“納米”事業(yè)一樣……