在微观世界的“分子宫殿”中,金属-有机框架(MOFs)多孔材料宛如一套精密的“乐高积木”--金属离子与有机分子自主组装,构筑出孔穴密集、结构规整的纳米骨架。这些排列有序的微观孔道,让MOFs成为兼具识别、吸附与分离功能的“智能分子筛”,在高端工业领域展现出不可替代的潜力。
中国科学院大连化学物理研究所(以下简称大连化物所)副研究员顾一鸣,正是这场“分子搭建”的实践者。两年间,他带领团队攻克核心技术,研发出拥有大连化物所完全知识产权的“DNL-901X”系列MOFs吸附剂及配套分离强化技术,推动这一“明星材料”从实验室走向核工业、微电子、同位素分离的实际应用。
“2025年MOFs斩获诺贝尔化学奖,让我更加确信,这种结构可调的新材料不该只停留在论文里。”顾一鸣眼神坚定,“在分子筛、活性炭等传统材料的竞争中,我们必须找准差异化优势,让MOFs真正服务于国家重大需求,这才是科研的终极价值。”
一颗“爱问为什么”的科学种子
“长大后我要当科学家!”每当童年时期被问及理想,顾一鸣的回答从未动摇。这份执着并非“空穴来风”——每到周末,新华书店的自然科学书架前总能看到他的身影,《十万个为什么》为他打开了探索世界的窗口,天文、地理、生物等领域的奥秘让他着迷。
中学课堂上,物理、化学老师那句“探究现象背后的原理,才是科学的真谛”,让他找到了兴趣的归宿。“小时候的无数个‘为什么’,终于有了自己寻找答案的路径。”这份热忱驱动着他不断进阶,高中阶段便自学完“大学物理”和“四大化学”,为日后的科研之路筑牢根基。“老师常说‘戒骄戒躁方能行稳致远’,这句话一直刻在我心里。”顾一鸣说。
高考后,顾一鸣考入重庆大学化学工程与工艺专业。2014年,一场改变他人生轨迹的学术报告不期而至——张涛院士以“神奇的催化—上九天揽月,下五洋捉鳖”为题,生动诠释了化学的魅力与价值。“那场报告让我真切感受到顶尖科学家的家国情怀,也让大连化物所这座‘科研圣堂’成为我心中的向往。”
本科毕业设计期间,顾一鸣主动争取进入大连化物所实习,浓厚的学术氛围、一流的科研平台和团队协作精神,让他坚定了深造的决心:“研究生阶段,我一定要来这里!”
然而,在读博期间,尽管顾一鸣早期取得了一定的创新成果,但是同行的激烈竞争、论文多次被拒导致毕业延期,还是让他陷入了低谷。关键时刻,导师王树东研究员的点拨使他“醍醐灌顶”:“同行能发顶刊,恰恰证明你做的工作站在世界前沿。”这句话重新点燃了顾一鸣的信心,更让他转变了科研思维:“我不能只为发论文而研究,必须弄清楚这个新结构到底能不能落地应用。”
“成果转化比基础研究更具挑战,从实验室小试到工业放大,每一步都要直面现实难题。”顾一鸣坦言,这段经历重塑了他的研究视角,“但我始终相信,只要方向正确,坚持下去就一定能看到曙光。”
从0到1再到100
坚定走上应用基础研究与成果转化之路后,MOFs材料的“无限设计自由”吸引了顾一鸣的目光。“传统吸附材料的性能受限于自身结构,而MOFs就像可自由拼接的‘分子乐高’,我们能从原子层面设计、裁剪结构,为特定分离需求量身定制解决方案。”这种源头创新的可能性,让他决定投身于化工分离与新材料的研究。
在导师的指引下,他频繁深入企业一线,与技术员、工程师面对面交流。“每一次对话都是思维的碰撞,让我看到分离技术在工业生产中的广泛需求。”顾一鸣回忆道,“企业的痛点就是我们的科研目标。”
从原子调控到孔道设计,从实验室合成到工业放大,顾一鸣带领团队一步步搭建起“DNL-901X”系列MOFs吸附剂体系。“‘901’代表课题组对我的培养,从‘9011’到‘9018’,每一款吸附剂都经过无数次优化。”
顾一鸣始终坚守一个原则,那就是MOFs的应用必须聚焦传统材料无法解决的难题。“分子筛、活性炭搞不定的高附加值分离领域,才是我们的主攻方向。”基于这一判断,顾一鸣联合大连化物所兄弟团队,重点攻关同位素分离、电子级特气纯化、乙炔精制等核心领域,在碳、氢、惰性气体同位素分离及电子级特气纯化方面取得关键进展。
然而,从实验室到产业界的“鸿沟”远超想象。MOFs从结构设计、放大制备到工程应用,不仅要突破科学与技术瓶颈,还要兼顾成本经济性、行业规范等多重约束。 顾一鸣对此深有感触:“写论文可以选取最优实验结果,解决一个问题就能发表;但做应用必须以最差结果为底线——哪怕解决了100个问题,只要有一个环节不达标,产品就无法落地。”
在MOFs吨级生产的关键阶段,团队便遭遇了棘手的腐蚀难题:反应体系的腐蚀性极强,连高耐蚀的哈氏合金都无法承受,而市场上又找不到5立方米的大型玻璃反应釜。“工业现场容不得犹豫,所有人都在等解决方案。”顾一鸣当机立断,现场简化工艺流程并优化反应条件,成功解决了难题。“那一刻我深刻体会到,敏锐的判断力、全局把控能力和现场解决问题的能力,对成果转化至关重要。”
“从剑桥CCDC号注册到吨级制备,再到现场放大和应用,亲眼见证自己搭建的‘分子乐高’走向工业端,那种成就感难以言喻。”顾一鸣说。
“做成事”是首要原则
如今,顾一鸣与团队正加速推进MOFs材料在核工业、微电子和同位素分离领域的产业化落地。在他看来,科研的价值在于“落地有声”,而产学研深度融合是创新的核心动力。
“扎实的科研基本功是基础,但更重要的是读懂企业的真实需求。”顾一鸣将成果转化总结为两个关键步骤:首先要在交流中精准定位问题、提出可行方案,赢得企业信任;其次要在合作中高效沟通、协同攻关,把共识转化为成果。
“‘做成事’是首要原则,不能被眼前得失束缚。”这是顾一鸣的科研信条,也是他对团队的要求。“基础研究是根,应用需求是魂。国家和企业给我们‘出题’,我们要用专业积累‘解题’,二者相辅相成、不可分割。”
作为导师,他也延续着王树东的育人理念,格外注重激发学生的科研“源动力”。“兴趣是最好的老师,只有让学生找到真正热爱的方向,才能走得远、走得稳。”在他看来,导师的责任不仅是传授知识,更要引导学生发现自身优势,培养恒心、耐性和乐观心态,让他们成长为能独立应对挑战的科研人才。“要站在学生的角度着想,帮助他们树立大格局,在教学相长中共同进步。”
回顾成长历程,顾一鸣将自己的发展归功于两次关键跃升:2023年获评“优秀青年博士人才”,让他得以留在大连化物所继续深耕;2023至2024年的跨领域交流与沉淀,让他在2025年明确了产业化方向,推动关键技术迈入工程化阶段。“大连化物所是我的母校,也是我科研梦想的摇篮。”他满怀感恩,“我们青年科研工作者要传承化物所精神,以所学回报国家与社会,做到‘投我以木桃,报之以琼瑶’。”
对于初入科研领域的学子,他也给出了真诚的建议:“从兴趣出发选择方向,然后持之以恒。如果感到迷茫,就多走出去——既要参加学术会议,也要与不同领域的研究者交流,思维的火花往往在不经意间点亮新赛道。”
面向未来,顾一鸣的目标清晰而坚定:“未来两到三年,我们要实现MOFs材料在核工业和微电子行业的规模化工业应用,依托研究所的学科优势,在新材料与同位素分离技术上实现关键突破。”他坚信,降低成本、提升经济性是MOFs规模化应用的核心,“不久的将来,MOFs将像分子筛一样普及,在化工、核技术、环境治理、微电子制造等多个领域绽放光彩,为国家高质量发展注入新动能。”(文/孙丹宁 图/顾一鸣)
