中国科学院化学所万立骏研究员新当选中国科学院院士

2014-05-12 18:44:12 admin 150
来源:《科学时报》记者 张巧玲 / 时间:2009-12-8 10:47:19
  据科学网2009年12月7日讯 记者是怀着忐忑不安的心情拨打中国科学院化学所所长、北京分子科学国家实验室(筹)主任万立骏的电话的。和众多科研工作者一样,万立骏给记者的印象是格外低调和谨慎。无论是作为一名科研工作者,还是作为一名研究所的所长,他几乎从不接受媒体采访。
  “如果你非要问我当选院士的感受,那只有一个:压力非常大。”万立骏说,当选院士后,不仅要保持研究工作在本领域的地位,还要进一步拓展研究方向,才能作出应有的贡献。   膜分离设备
  回想自己几十年的求学和科研经历,万立骏认为,只要找准研究方向,一如既往地坚持下去,终会开花结果。
  兴趣是启蒙老师
  万立骏是1977年恢复高考后的第一届大学生,1982年毕业于大连工学院(现大连理工大学)。大学毕业后,他做过吉林省邮电工业总厂的助理工程师,其后又师从著名材料科学家和晶体学家郭可信先生在大连理工大学获得硕士学位,还担任过大连海事大学材料工艺研究所的讲师。
  20世纪80年代,扫描隧道显微技术(STM)的发明,给材料和化学研究的突破带来新的曙光。从那时开始,化学研究者就试图把STM应用在电化学和生物体系中,但遇到了很大的困难:难以在溶液中得到表面的原子分辨图像,即使得到了也非常不稳定,无法顺利开展原位实时研究。
  万立骏介绍,与用于超高真空的扫描隧道显微镜和透射电镜相比,电化学扫描隧道显微学(ECSTM)将电化学和STM相结合,最大的优势是可以工作在大气和溶液中。不仅为各类表面化学体系,也为许多需要在水(或生理盐水)中的生命科学体系提供了非常重要的、可原位实时观测研究的重要手段。因此,发展ECSTM方法学的意义,远远超越了化学领域。
  万立骏对ECSTM产生了浓厚的兴趣,也迫切希望能掌握这一技术。当时,只有日本、美国、德国等国家有很少的几个开展ECSTM研究的小组。1992年初,万立骏远赴东洋,怀揣不到200美元,开始了一边打工一边学习的自费留学生活,在日本东北大学工学部化学系板谷教授的研究小组攻读博士学位。他从ECSTM设备的研制开始,一直到表面的离子、原子成像,系统地学习研究ECSTM技术。
  1996年,万立骏获得博士学位后,相继担任过日本科学技术振兴事业团(ERATO/JST)研究员、日本东北大学及北海道大学的助理教授及访问教授,其间都是从事ECSTM实验室的建设、设备的研制和应用工作。
  1998年,万立骏入选中国科学院“百人计划”后回国,2000年,获国家自然科学基金委国家杰出青年基金支持。
  把科研做系统做深入
  回国后,万立骏继续从事ECSTM和利用该技术的表面分子吸附、组装和反应的研究。尽管当时已有ECSTM产品,但对表面有机分子的成像不稳定、分辨率不高,是商品仪器的普遍问题。
  为了使ECSTM能够稳定高分辨成像,万立骏经过长期研究,终于突破技术瓶颈,在电解质溶液中或大气条件下,实现了对多种固体表面及表面吸附物种,例如有机大分子甚至立体性很强的配合物分子的高分辨稳定成像,可以获得和超高真空中相媲美的原子分子图像。他在中科院化学所的研究组,成为当今国际上为数很少的、掌握此技术的研究单位之一。
  ECSTM发展后,万立骏团队将其广泛应用于物理化学的基础研究中。提出了利用ECSTM的高分辨优势进行分子识别、确定难以得到单晶的化合物结构的新思路。例如,C60嵌于杯[8]芳烃的化合物难以生成单晶,其结构确定成为该类化合物研究中的难题,万立骏利用STM实验结合理论模拟计算,确定了分子结构。有关文章在《应用化学》发表后,该杂志顾问编委新海征治教授特意来信祝贺,表示这一成果解决了困扰他们多年的难题。
  万立骏还建立和发展了表面分子组装的系列方法,保证了组装中分子的结构稳定性和有序性;系统建立了从结构设计、结构构筑、理论模拟、原位表征和性能测量的研究表面分子组装的方法,成功实现了多种分子在多种基底表面的有序组装、结构调控和分子的可控单分散。例如,在表面分子吸附组装研究中的一个重要贡献是,研究发现了不同类型手性分子的表面吸附和STM成像机制,由此可以判别分子的手性,为手性分析研究提供了一种新的方法;并提出了利用非手性分子在表面组装手性结构的概念,从理论上阐明了这类手性结构的形成、放大和转化机理;并通过结构设计和外场控制,原位实现了手性结构与非手性结构的转变。
  2007年,万立骏等开展的“固液界面的分子组装与调控及电化学STM研究”,因取得包括发展了高分辨率ECSTM技术,固体表面分子纳米结构的形成规律、可控转化及机理研究,手性分析识别与组装、非手性分子形成手性分子组装体的机制研究等系列成果,而荣获国家自然科学奖二等奖。
  今年10月在南非召开的第三世界科学院院士大会上,万立骏因其在表面和界面物理化学方面的基础研究和突出贡献,与另一名印度科学家分享了第三世界科学院化学奖。
  在国家重大需求中寻找新的方向
  在万立骏看来,做科研就必须做得系统而深入,且有发展。现在,除了继续把表面分子吸附组装和反应研究工作系统深入地做下去外,万立骏还有新的想法——积极探索电化学与纳米科学交叉的新方向,希望能在应用基础研究方面作出贡献。
  万立骏举例说,利用纳米-微米复合结构的协调效应,以纳米晶构成的微米结构,具有高比表面积和高活性,可以大幅度提高电极材料的性能。于是,针对当前能源电化学相关的电极材料研究中的关键科学和技术问题,他利用在电化学、纳米科学和表面科学三方面所积累的知识,设计制备了多种结构新颖和性能优异的电极材料。
  针对锂离子电池电极材料研究中的问题,万立骏提出利用碳网络穿插和碳膜包覆纳米金属或金属氧化物纳米颗粒的解决方案,形成复合电极材料,其中碳膜或碳网络可以形成电子通道,减少电荷在电极间移动时的能量损失,可以大大提高电极中电荷的传输速率。目前,基于以上理论,他的研究团队的成果已和企业签订合作协议,有望将来工业化生产。
  “基础研究要在国家重大需求中寻找研究重点,再将基础研究的成果用于国家经济建设之中,这是每个科学工作者的职责和义务。”万立骏说。