田禾：與諾獎(jiǎng)得主并肩開拓創(chuàng)新

許琦敏

早年研發(fā)變色鏡關(guān)鍵涂層、可擦寫光盤專用染料;20年前在國內(nèi)率先建立分子機(jī)器研究團(tuán)隊(duì)，成果廣受國際學(xué)術(shù)界贊譽(yù)，諾獎(jiǎng)得主在其專著中大篇幅引用……這是中國科學(xué)院院士田禾傳奇的科研經(jīng)歷。

很多人也許不知道，我們已經(jīng)在生活中多年受惠于這位化學(xué)家的創(chuàng)新發(fā)明。極少出現(xiàn)在公眾視野中的田禾院士，成功地帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)站在全球科研最前沿。如何奮力躋身精準(zhǔn)化學(xué)與分子工程領(lǐng)域的國際學(xué)術(shù)與產(chǎn)業(yè)高地？他的奮斗歷程與創(chuàng)新故事不失為一個(gè)生動(dòng)注腳。

玩轉(zhuǎn)“染料的世界”，

打破壟斷急國家所需

夏日陽光漸次強(qiáng)烈，戴上一副變色太陽鏡，時(shí)髦又舒適。幾乎沒多少人知道，鏡片上的變色涂層就出自田禾早年的科研成果——光變色濃縮液和光變色樹脂。20世紀(jì)末，田禾的學(xué)生畢業(yè)后，帶著這項(xiàng)成果成功創(chuàng)業(yè)，如今相關(guān)產(chǎn)品已占領(lǐng)澆注變色全球市場(chǎng)60%的份額。

2000年之前，光敏性染料是田禾的主要研究方向。除了變色鏡的變色涂層，他還與中國科學(xué)院院士干福熹一起，研發(fā)出了可錄式光盤的專用染料。這一技術(shù)原本被國外壟斷，當(dāng)他們的發(fā)明專利公布之后，國際同類染料的價(jià)格立刻下降了1/3。

他們從原理研究入手，提出了以熒光作為讀出信號(hào)的可擦式光信息存儲(chǔ)概念，發(fā)現(xiàn)很多能用來做可擦寫光盤的染料，使我國成為當(dāng)時(shí)有能力生產(chǎn)該類有機(jī)材料的少數(shù)國家之一。

出生于1962年的田禾從小就在“兩彈一星”精神熏陶下長大，急國家所需、愛國奮斗的理念深入骨髓。走上學(xué)術(shù)道路之后，田禾帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在國際上最早開展染料敏化太陽能電池研究，多次創(chuàng)造最高光電轉(zhuǎn)換效率紀(jì)錄。

8萬元起步挑戰(zhàn)分子機(jī)器，諾獎(jiǎng)得主33次提到他

20世紀(jì)90年代后期，田禾注意到，“分子機(jī)器”這一全新概念在國際上逐漸興起。于是他果斷轉(zhuǎn)向，投入這一前沿領(lǐng)域。由于該領(lǐng)域在國際上尚屬“無人區(qū)”，極具挑戰(zhàn)性，他向國家自然科學(xué)基金委申請(qǐng)項(xiàng)目時(shí)，最終以“非共識(shí)項(xiàng)目”獲得了8萬元探索經(jīng)費(fèi)。

為何會(huì)“超前”看好分子機(jī)器領(lǐng)域？田禾認(rèn)為，分子機(jī)器之于我們，正如電動(dòng)機(jī)之于19世紀(jì)的科學(xué)界，那時(shí)人們并不知道這些線圈和磁石最終會(huì)化為電車、洗衣機(jī)、電風(fēng)扇。未來，分子機(jī)器很有可能會(huì)在新材料、傳感器、儲(chǔ)能系統(tǒng)等領(lǐng)域大顯身手。2007年，田禾就曾預(yù)言分子機(jī)器會(huì)得諾獎(jiǎng)。果不其然，2016年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)就授予了分子機(jī)器領(lǐng)域的三位開拓者。

就在這20年中，作為國內(nèi)最早獨(dú)立在分子機(jī)器領(lǐng)域開展研究的團(tuán)隊(duì)，田禾團(tuán)隊(duì)取得了一系列令全球?qū)W術(shù)界矚目的成就：首次提出用熒光信號(hào)來表征分子機(jī)器運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的思路;首次實(shí)現(xiàn)人工分子機(jī)器在離子跨膜運(yùn)輸領(lǐng)域的應(yīng)用;原創(chuàng)性提出“振動(dòng)誘導(dǎo)發(fā)光（VIE）”新概念和新的分子發(fā)光機(jī)制，構(gòu)建起一系列生物分子探針……

勇闖“無人區(qū)”的田禾，成果被國際著名學(xué)者大量引用，產(chǎn)生了巨大影響。比如，2016年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主斯托達(dá)特教授在其最新著作中33次提及田禾在分子機(jī)器領(lǐng)域的工作，其中配圖詳細(xì)論述22次。2014年到2019年，田禾連續(xù)六年入選ESI（基本科學(xué)指標(biāo)數(shù)據(jù)庫）化學(xué)領(lǐng)域全球高被引科學(xué)家，并受邀擔(dān)任多個(gè)國際學(xué)術(shù)期刊的主編、副主編和國際編委。

分子馬達(dá)、分子開關(guān)、分子探針、分子肌肉……徜徉于分子機(jī)器的世界，田禾探索的腳步一刻也不停歇。如果說，現(xiàn)在臨床上使用的熒光探針只能為人們想要追蹤的特異性生物標(biāo)志物拍照，那么田禾最近提出的分子探針，有望在未來給它們拍視頻。田禾說：“這是一塊異常難啃的骨頭，但我有耐心，也有信心，一定要用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)據(jù)走完從基礎(chǔ)研究到臨床應(yīng)用的‘最后一公里。”

學(xué)科國際化超前布局，

遠(yuǎn)眺未來人才高地

今年初，田禾的“再傳弟子”——42歲的華東理工大學(xué)教授郭志前，獲得2019年度國家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。在30多年的科研生涯中，田禾培養(yǎng)了60多名博士、50多名碩士，在學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界各有建樹。

因材施教、激發(fā)興趣，是田禾培養(yǎng)學(xué)生最關(guān)注的兩點(diǎn)。他深信，唯有熱愛，才能堅(jiān)持在一個(gè)領(lǐng)域深耕，最終開拓出能夠得到國內(nèi)外學(xué)術(shù)界認(rèn)可的一片新天地。在田禾的積極引領(lǐng)下，華東理工大學(xué)化學(xué)學(xué)科人才輩出，排名已進(jìn)入ESI全球前萬分之四，在分子工程等方面的研究已形成鮮明特色。

如同當(dāng)年在科研布局上的遠(yuǎn)眺，憑借團(tuán)隊(duì)在分子機(jī)器領(lǐng)域的“先人一步”，在華東理工大學(xué)第五教學(xué)樓，“費(fèi)林加諾貝爾獎(jiǎng)科學(xué)家聯(lián)合研究中心”剛剛完成裝修。這是田禾聯(lián)合2016年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主、中科院外籍院士、荷蘭格羅寧根大學(xué)教授費(fèi)林加在上海共建的學(xué)術(shù)中心?！斑@里將設(shè)立化學(xué)合成人工智能實(shí)驗(yàn)室，提升新材料、新能源的研發(fā)速度?！碧锖陶f，現(xiàn)在很多化學(xué)合成還類似“手工作坊”，今后可以將各種合成任務(wù)交給人工智能機(jī)器，24小時(shí)不間斷合成，這將大大提升研發(fā)效率。（據(jù)《文匯報(bào)》）