
自信——我的人生催化剂
身着笔挺西装,站在未来科学大奖领奖台上的李亚栋正面向观众们热烈的目光与掌声,讲述自己的获奖感言。因为对“单原子催化”的发展和应用做出开创性贡献,他荣膺2024未来科学大奖 - 物质科学奖。
闪光灯此起彼伏,如星子般闪烁,令他想起冬雨打在伞面上的噼啪声,恍惚间,他仿佛又看到了那个十几岁的自己,正跋涉在皖南的泥泞小径上。
县城中学的灯光在雨幕尽头摇晃,7里山路,是少年每周的必修课。上中学的李亚栋还没有自行车,一周七天,只有周日能休息。周六放学回家,周日下午又得赶回学校,这样的往返,在寒冷的冬天里显得格外漫长而艰辛。
冬雨淅淅沥沥地下着,冰冷的雨滴打在伞面上,发出“噼里啪啦”的声响。一路上,寒风如刀割般划过脸颊,手脚早已冻得麻木,雨滴顺着裤脚流进鞋子里,湿漉漉的感觉让人难受极了。肚子也饿得咕咕叫,每走一步都无比沉重。
抬眼望去,在朦胧的雨雾中,李亚栋看到两座高山,静静地矗立在那里。大人称它们为弹子山和河西山,对于一个少年来说,这样的山堪称巍峨。
也许这样的联想有些逻辑不够严密,又有些专属于少年的热血,但李亚栋还是想到那句话“天将降大任于斯人也,必先苦其心志,劳其筋骨”。望着眼前的山,他心中涌起一股强烈的渴望:他暗暗发誓,将来一定要成为站在那山峰顶上的人……
“我的优点是自信,缺点也是自信,甚至是盲目自信,但是自信无罪。如果一个人连自信都没有,他一定成不了大事。盲目自信又有什么关系呢?一旦发现自己对未来的憧憬过高——牛吹大了,赶快脚踏实地来补,赶快来学嘛。”李亚栋说道。
于是,从一个倔强懵懂的少年,到一位在科研领域熠熠生辉的化学家;从对化学兴趣平平,到深深痴迷于创造新物质、新材料的奇妙世界,千金不换;从初出茅庐时觉得谢天谢地做个二三流学者也不错的青年,到凭借扎实的研究和敏锐的洞察力,立志做世界一流研究的院士级科研巨匠,李亚栋做出了一系列具有前瞻性的突破,他期望推动化工产业升级换代,带动整个催化领域进入新的发展阶段,用科学报国,为人类幸福谋福祉……
人生迄今,他坚信,没有一种困难能让他退缩,反而会激发他的斗志,更没有一种挫折能逼他放弃,他热爱挑战,一旦认定某件事值得做,便会毫不犹豫地全力以赴,勇往直前。只不过,在咬咬牙坚持的时候,他眼前就会浮现出家乡那两座高山的模样,想起自己曾经许下的志向。
朦胧间,六旬院士与少年的身影重叠,当年雨水也不曾打透的自信,终究催化出改变世界的力量。这或许就是科学最朴素的真理:所有非凡的诞生,都始于平凡岁月里某个绝不服输的瞬间。
如果时光能够倒流,回到小时候,他会告诉那个在周末放学时分,独自走在小路上的自己:“嘿,你做到了!真的做到了!”
关于童年
“我骨子里就是好强,自尊心强,从小我就有这种劲儿,希望做什么都能做到优秀,即使当下的成果不那么令人满意,我也在心里默默想着,要想办法追上来、超过去。”
——李亚栋
记者:在您小时候,比如10岁左右的时候,您有没有幻想过自己长大后的生活,比如会从事什么职业?或者成为一个什么样的人?
李亚栋:在那个年龄,可以说肯定还没有成为科学家的梦想。小时候我体弱多病,个子也不高,农村种地之类的重活,我实在干不了,于是有种朦胧的想法,要找到自己的优势,会点手艺傍身。
农闲时,家里会请裁缝来做衣服,请泥瓦匠、木匠来做活。泥瓦匠盖房子,整天在室外风吹日晒,我并不羡慕。相比之下,裁缝的活儿又轻松又干净,感觉最好;木匠的活也挺有技巧。所以,我会操作手工缝纫机,干起裁缝活儿来挺利落,还跟着学了些木匠活。
孩子的好胜心大概是天性,我干什么都不服输。在当时的小环境里,不管学什么,虽不敢说一学就会,但肯定是学得又快又好,基本上都是最先掌握、最先学好的那批人。而且从小,家族教育对我的影响很大,爷爷等长辈总是讲述祖先如何勤奋读书、如何优秀,家里阁楼上还有一些破旧的书箱。这让我对读书产生了向往,渴望成为一个读书人。小时候,课外读物有限,偶尔看到一本关于名人的连环画时,我都备受鼓舞,心中尤其会涌起“将来也要成为这样的人”的想法。
记者:您是如何养成好强、自信的性格底色的呢?
李亚栋:我好强、自信的性格底色和家庭有很大关系。
我们兄弟姊妹几个,都深受母亲言传身教的影响。母亲是农村妇女,没读过什么书,但她非常聪明,做什么都很要强。那时父亲在外地工作,再加上我体弱多病,家里里里外外都靠母亲一个人操持。在农村,作为家庭主妇,她做的饭菜总是比别人的好吃;后来实行生产责任制,家里承包了一些土地,她种出来的粮食的产量也比别人高,她比别人勤奋得多。
我一方面可能是遗传了母亲好强、自尊心强、倔强不服输的性格,另一方面也可能是从小受她的影响。我有一个习惯——几乎每天5点左右就醒了,那是因为我从小就看到,母亲也是这个点儿就起床,开启忙碌的一天。长期看到母亲那么勤劳,也影响了我的一辈子。做研究后,我用早起赢得的这段宝贵时间大量阅读文献,看那些最新上线的论文。有重要的东西,就发给组里的学生和博士后。以前,我常和组里的学生们讲俏皮话:“如果你们看到一篇本领域我没读过的重要文献,只要你发给我,我就给你100块钱。”这就是勤奋的意义:你想做好任何事情,就要对这个领域里所发生的事情了如指掌。
我是家里的老大,小时候调皮捣蛋,没少因为犯错挨揍。母亲用竹条打我,其实只要我认错她就不再打了,可我就是倔强,死不认错。打得最狠的那次,哪怕被打得背上都出了血痕,母亲自己都气得瘫倒在地上哭,我也坚决不认。于是那就成了我人生中最后一次挨揍,因为母亲知道了,打我没用,我也知道了,自己这倔强的性格改不了。在后来的人生中,我也是这样,有些东西我宁可不要,也坚决不会低头认输。
记者:拥有这种性情中人的性格其实是非常难得的,是需要被“保护”着才可以拥有吗?
李亚栋:其实我小时候是被打压过的,但我的自信心也没被“打掉”。
举个例子,小时候过年,大年初一我和表哥以及小伙伴们一起到村子里各家各户拜年,拜年回来,收集到了当时不同品牌的香烟,然后计算出香烟价值就找大人兑换成零花钱。表哥比我大,当时他已经学过小数、分数,算起来比我快,但我用自己的方法,把自然数拆分成1/10来计算,虽然要慢一些但也能算对。父亲觉得我不如表哥,于是批评我,但我依然觉得自己的方法没错,更何况我年龄小还没学过小数、分数,自我感觉已经很厉害了!后来我学了小数、分数,发现自己之前的方法和正式算法原理是相通的。
还记得在我高中快毕业前,我在黑板上给其他同学画好的生物老师漫画像上加了根烟,让老师的漫画像更“栩栩如生”,结果被生物老师抓着,老师认为全部是我画的,我也不愿出卖其他同学,老师很生气,直接罚我出教室,后面一个月不准听他的课(当时还有一个月就要参加高考),后面他上的每一堂复习课我都不能听,这已经是一个学生遇到的非常严重的“惩罚”了,我也不敢告诉家人,只好在生物上多下点功夫,还好,当年我高考生物成绩在班上还名列前茅。
这让我明白,教育孩子不能总让他们在顺境中成长,适度的挫折教育有利于孩子的成长和发展,不一定是坏事。因为家庭能保护孩子一时,但孩子终究要走上社会面对种种考验。
记者:这样的性格底色对您求学或者对您从事科研工作有什么影响?
李亚栋:科学家们往往有一种追求完美的精神,说是强迫症也好,完美主义也罢,其实本质上,是一种追求卓越、追求极致的态度。我认为,这是通往成功的关键,也是科学精神的重要体现。具体来说,就是在做事的过程中,力求做到最好,展现出强烈的好胜心。
在教导学生和观察孩子的过程中,我发现,拥有这种特质的孩子,很可能是适合从事科学研究的宝贵人才。虽然他们可能会在许多领域都表现得很出色,但科学领域对这类特质的需求更为迫切。
不过也要明白,有些孩子起初对事物表现得缺乏兴趣,这并不代表他们没有潜力。只是当时没有什么能真正打动他们,他们觉得不值得为之投入过多精力。
比如年轻时的我,大学成绩单上,我的化学成绩并不突出,但并不是我没学好这些课程,而是我不喜欢“刷题”。虽然那些习题我几乎没有不会的,但我很少交作业,我不喜欢简单机械的重复劳动,不喜欢按部就班地照标准答案抄题、做题,宁肯多花时间去阅读、去思考、去扩充知识面。
我会思考什么是真正的勤奋——做习题固然也是一种勤奋的表现,但更重要的是要通过深刻的思考发现问题,寻找解决问题的方法和工具。所以我一直很自信,觉得自己只要愿意学,就能学好。
现在我也是用“333法则”要求学生:用三分之一的时间看文献、读书、总结,学习别人;三分之一的时间思考,提出自己的计划,设计方案;最后三分之一的时间实施方案做实验。其中最重要的环节就是思考,最高级的勤奋就是思考。在任何创造性工作过程中,没有什么可以代替独立思考。
关于走上科学道路
“其实人最早期的成长过程中不一定知道自己到底适合做什么,也不知道自己的兴趣究竟有多大,可以边走边做,只要自信心还在,就一定还有机会。
随着成长,我身临其境地感受到,化学能让人们生活得更好,我愿意学化学,于是到今天,‘阴差阳错’成为了化学家。”
——李亚栋
记者:您是如何走上科学道路的呢?
李亚栋:真正走上科学道路是后来的事。高考时,我的化学考了90多分,那时候有一句流行口号叫“学好数理化,走遍天下都不怕”。现在社会发展多元,大家各有所长,而那时,成绩出色的学生,几乎都一股脑地选择了理科,我也是如此,填报了化学系,最后被化学系录取。
不过化学成绩突出其实只是一方面,当时我对化学有个模糊的认知,因为化学,有了化肥和农药,粮食增产有了保障,有了化纤,人们的穿着条件得到了改善。这门学科充满了神奇的魔力,像变魔术一样,能创造出全新的物质和材料,在衣食住行各个方面都发挥着关键作用。
记者:那也是从大学时起,您就开始执着地热爱着化学事业吗?
李亚栋:大学时候,我对当时流行的“朦胧诗”等挺感兴趣,但对于化学,其实我并没有投入特别多的精力,也没有特别浓厚的兴趣,成绩并不拔尖。不过,我有个特质,学什么都不排斥,而且因为好胜心的驱使,总感觉只要学也会学得不错,于是很自信,很轻松。
从安徽师范大学本科毕业后,我选择回家乡,当了两年中学老师,因为那时候弟弟、妹妹还在中小学读书,表现一般。我回到家乡中学任教,可以顺便把弟弟、妹妹的学习带上路。
不过伴随着“科学的春天”吹来的一阵阵春风,陈景润先生等科学家成为了家喻户晓的科学家偶像,我感受到国家对科学和教育的重视程度日益提升。我渐渐萌生了继续深造的想法。
于是1988年,我来到中国科学技术大学应用化学系师从周移教授攻读无机分离方向的硕士研究生。从那时起,我看到了科学技术对人类文明发展的巨大贡献和深远影响,也开始由衷地崇尚科学家;我了解到化学领域的那些科学定律是由哪些人建立的,他们在科学史上留下了赫赫声名。
于是,我开始关注诸如《爱因斯坦传》《牛顿传》等科学家传记。当时书店偶尔会有打折的科学家传记,价格不算贵,我就不再去图书馆借阅,看到好的就直接买下来。到现在,我家里收藏了差不多上百本不同的科学家传记,还有近两百本名人传记(中国思想家评传丛书)。从这些书中,我汲取到关于个人成长的智慧,学习到在顺境和逆境中应如何实现自我成长。真正走上化学研究道路,是在我读完研究生之后。
记者:您读研究生的那段时间,发生了什么?
李亚栋:我刚到科大读研究生的时候,是1988年。当时一看,身边同学里,三分之一是科大本校的,三分之一来自复旦、北大、南京大学这些名校。说实在的,刚去的时候,心里还是有点忐忑的,毕竟身边都是名校出身的同学。
但我也觉得,自己并不比他们差,花点力气、努点力,毕业后就算当个二流、三流学者也能接受,甚至谢天谢地!毕竟我父母也算不上知识分子,虽然家里也重视读书,但他们也没读过太多书,我当时觉得这样的生活也还可以。
硕士毕业后我就留校任教了,先后在科大应用化学系、化学系担任助教、讲师、副教授。1993年左右,学校政策有了变化,据说以后没有博士学位就没有资格评教授。“不得已”,我就又回头去读在职博士,于是跟着钱逸泰院士真正踏上科学研究的道路,拿到了中国科学技术大学化学博士学位。也是在这个过程中,我才慢慢对化学产生了浓厚的兴趣。一路走来,我真的很感谢那些前辈老师,没有他们的宽容、帮助,就没有今天的我。
记者:那有哪些老师对您的成长起到了非常大的帮助作用呢?
李亚栋:有三位老师对我的影响很深。
我的硕士生导师,周移老师,就像一位慈母,引导我入门,让我知道怎样从事科学研究,她一直以来都非常关心我的成长。
我的另一位硕士生导师,李龙泉老师,他对待研究那叫一个认真严谨,从他身上,我深切体会到了科研该有的态度。
我的博士生导师钱逸泰院士,更是对我的科研之路产生了深远影响。钱院士门下人才济济,我们这一批学生里,我、谢毅、陈仙辉、俞书宏等有4人都已成为中国科学院院士,而且大家的学问和口碑都还不错。钱老师对科研前沿有着极其敏锐的洞察力,他的指导方式也别具一格,对学生的成长起到了至关重要的作用。他特别擅长抓大放小,总能精准地判断出哪些研究工作是真正有价值的。跟着他做研究,我学到了做科研一定要有广阔的视野,时刻关注前沿热点。钱老师还特别open(开放),喜欢和别人交流,总是无私地分享自己的想法。正如萧伯纳那句名言所说:“你有一个苹果,我有一个苹果,彼此交换一下,我们彼此仍然是各有一个苹果;但是你有一种思想,我有一种思想,彼此思想交流,它就可以发生碰撞,甚至产生火花。”意思就是思想可以交流,自己的思想在和别人交流的过程中,通过了解别人的思想,可能会认识到自己思想的不足和改进方向,甚至碰撞成新的思想,也就是常说的“头脑风暴法”。这对我的科研帮助太大了。
这几位老师,再加上我成长过程中遇到的许多优秀的老师和同学们,让我对科研这件事有了更深刻的认识。虽然每位老师的教学和科研风格各不相同,但他们对科学那种纯粹的热爱却是一致的。这种热爱也深深地感染了我。
关于做“世界一流”的研究
“基于这些经历,我来到清华工作时,给自己定下了两个目标:一是在新环境中站稳脚跟;二是努力做出能够跻身国际前沿水平的研究成果。”
——李亚栋
记者:那您是从什么契机开始,决定不要做“二三流”的研究,而是要做“世界一流”的研究?
李亚栋:那时,我跟着钱逸泰院士做纳米材料研究,这是国际上正热门的领域,因为我们的研究能够触及到国际前沿,所以我能感受到自己与国际水平的差距,为自己明确了进一步努力的方向。
随着做过的事情越来越多,我的自信心慢慢增强了。无论什么时候,我都认为,自信是一个人成功的关键。好的教育能让人的自信心不断增强,要是某些教育让孩子自信心衰落,那肯定是有问题的。
那时,我就预感到路易斯•布鲁斯(2023年诺贝尔化学奖得主之一)在量子点领域的研究将来很可能获得大奖,这是我在纳米相关领域做出的第一个重要判断(2023年诺贝尔化学奖授予蒙吉•巴文迪、路易斯•布鲁斯和阿列克谢•叶基莫夫,以表彰他们在“量子点的发现和合成”方面的贡献)。
后来在科大读博期间,我接触到了碳纳米管。我当时就坚信碳纳米管的研究成果完全配得上大奖,后来它也确实获得了卡夫利奖,这可是奖金高达百万美金、仅次于诺贝尔奖的大奖。只不过因为石墨烯的出现,在冲击一些奖项时,石墨烯更受关注,碳纳米管错失了一些机会。但我对该领域研究成果价值的判断还是准确的。
从种种趋势来看,纳米领域的发展潜力巨大。1998年,我入选清华大学百人计划,来到清华工作后,我就给自己定了两个目标:一是尽快在新环境里站稳脚跟;二是努力做出能达到国际前沿水平的研究成果。
只有在国际前沿热点领域做出亮眼的成绩,才能得到国际科学界的认可。虽然当时没想着拿奖,但心里有更高追求,希望能做出有国际影响力的成果。毕竟我对科学前沿热点的认识和判断都在提高,那就不必再做前景不佳的研究,而要专注于那些有巨大前景,能改变人们的生活和生产方式,或在科学上有重大突破可能的研究。
也就是从那时起,渐渐地觉得我不要做二三流的研究,我要做一流的研究,这也为我后来转向“单原子催化”埋下了伏笔。
记者:当您真正对化学领域产生兴趣时,这种兴趣吸引您的地方在哪里呢?
李亚栋:作为一名无机合成化学家,我从事无机化学合成工作。当我成功合成出别人难以合成的物质时,这种感觉就如同厨师做出了别人做不出来的美味佳肴,无论是色泽、香气还是口感,都远超他人。并且,作为“厨师”,会将自己过往的经验以及对事物的认识和判断,都倾注在“这道菜”上,这是自己的全部心血。
记者:那期间您有没有打算过,比如不再学习化学了,换一个学科或者换一份工作?
李亚栋:从研究生阶段,我就认识到化学是一门能够创造和制造新物质、新材料的科学,深刻理解了其重要性以及对人类的贡献所在。我坚信只要入了门,找准方向,总有一天,我一定能够为人类的发展以及化学科学技术的进步贡献自己的力量,这种信念让我充满自信。而伴随着研究取得成功,还会产生一种愉悦感,大脑分泌多巴胺,让人更加充满自信,更加坚信这件事值得做。当真的对化学研究产生浓厚兴趣,开始收获精神层面的满足时,我指的是——无论有谁拿什么东西来和我换,让我放弃化学去干别的,我都毫无兴趣。
关于单原子催化
“在进入一个新领域,打算开展某项研究时,不能仅仅局限于发表一篇论文,一定要进行全面的历史调研,分析其中蕴含的机遇与挑战。不仅要关注对个人发展的机遇,更要从历史的维度去考量,还要考虑这项技术对国家经济和高技术产业发展的意义。”
——李亚栋
记者:可以向我们介绍一下您的研究领域吗?
李亚栋:催化是化学的灵魂,催化是化工的发动机。何为催化?简而言之,催化是指化学反应在外来物质作用下反应速度增加的一种现象。外来物质被称作催化剂,反应速度增加的过程被称为催化过程。催化深刻影响着人类社会与现代科学的发展,21世纪以来诺贝尔奖已先后8次颁发给催化相关方向。
何为单原子催化?单原子催化是“单原子位点催化”的简称,指发生催化的活性位点落在一个原子上面,极大地提高了金属原子的利用效率。绿色化工、能源革命依赖于催化科技创新,单原子催化便应运而生。与传统催化剂相比,单原子催化剂理论上可实现100%的原子利用率,能够推动现代化工产业升级换代。
记者:在您的科研生涯中,经历了从纳米材料合成到单原子催化的转变,这种转变的原因是什么呢?
李亚栋:最初我一直在做纳米催化相关研究。但那时,我在纳米领域做报告时,常借用《西游记》的主题歌来表达心中的疑惑——“敢问纳米路在何方”,在寻找纳米材料的应用出口。
在工业催化领域,尽管纳米颗粒催化剂已实现了广泛应用,但贵金属的稀缺性和高昂价格严重增加了生产成本,阻碍了其大规模应用。因此,降低催化剂成本的同时提升金属纳米颗粒的活性、选择性和稳定性,成为我们的目标。
某次在进行纳米晶催化剂的研究过程中,我发现了单原子催化剂的存在。那是一位博士生在一次实验中,原本均匀的纳米晶在反应后出现了团聚现象,这些颗粒在烧瓶内壁上形成了团簇、单原子状态,并表现出异常的催化活性。缘于这一次偶然的发现,2015年我便开始进入单原子催化的探索研究领域。
记者:那单原子催化实施起来有哪些困难呢?
李亚栋:单原子催化具有许多传统催化剂无法比拟的优势。首先,它的原子利用率极高,理论上可以达到100%,这意味着我们可以更高效地利用能作为催化剂的贵金属资源。其次,单原子催化剂具有独特的电子结构和几何构型,这使得它在催化反应中表现出更高的活性和选择性。
然而,单原子催化也面临着许多挑战。比如,如何确保单原子催化剂的稳定性?如何在大规模合成中保持其催化性能?如何揭示单原子催化的反应机制?都需要我们不断探索和解决。在我看来,单原子催化的发展像其他新方向的发展一样,大致也可以划分为三个阶段。第一阶段证实新发现,研究科学内涵和未来前景;第二阶段建立合成方法,打造单原子催化剂“工具箱”,进一步向单原子催化的深度和广度进军;第三阶段是单原子催化剂的大规模工业化应用,专利向爱好和平的国家开放,造福全人类。当下第二阶段日臻完善,第三阶段已拉开序幕。
目前我们团队几乎可以把元素周期表里已被发现具有催化特性的元素都变成单原子催化剂,并且实现了将纳米催化剂直接转化为单原子催化剂的创新技术,极大地推进了单原子催化的工业化进程。只要单原子催化进入工业化,示范成功,人类就有可能从微纳时代进入单原子单分子的新时代。因此,我们没有理由不全身心投入,这可能是中国科学家在现代科学技术中给人类做出重要贡献的重大机遇。我们希望这项技术能够造福人类,给广大和平爱好者带来新的福音。
记者:那么,是什么促使您在关键时期当机立断做出调整研究方向这样的战略性决策呢?或者说,您是基于哪些方面做出了决策呢?
李亚栋:之所以做出从纳米研究转向单原子催化这一重大选择,背后有着诸多考量。
别的领域我不敢妄言,但至少在纳米催化领域,我们的研究深度是绝对处于领先地位的,积累了丰富的经验,也亲眼见证了各类研究的起起落落。我们对于曾经预测可能获奖的研究工作,哪些最终获奖、哪些遗憾落选,都得到了实际的验证,这无疑让我对自己的科研判断力充满了信心。
回顾自己的科研历程,我可以很坦然且自信地说,在重大科研决策上,我基本没有出现过大的偏差,这很大程度上也是因为我始终坚守科研初心,不会为眼前的得失轻易动摇自己的选择。
从科学研究的本质追求来说,我一直渴望能在具有重大影响力的热点领域实现突破,冲击诺贝尔奖级别的科研成果,去摘取皇冠上那颗最璀璨的明珠,这也是我当时做出选择时首要考虑的因素。
当单原子催化这一新的研究方向出现时,我在理论层面进行了深度剖析。在当时,我就敏锐地意识到,单原子催化是一项将来肯定能造福人类的重要技术,甚至有可能产生具有划时代意义的科研成果。
而且我们还通过反复的“演练”,仔细考量在这个领域达到何种程度、完成哪些关键任务,才有可能收获理想的成果。一旦想明白了,清楚哪些是我们需要重点攻克的方向,就如同划定了自己的“科研领地”。我会像推土机一样,先把前进道路上的阻碍推平,扎实地打好根基。我深知,在这个领域要取得重大突破,首先得建立有效的单原子催化剂合成、制备技术和单原子催化剂制造方法,打造一个完备的“工具箱”。这个工具箱里,既要有像金刚钻那样能攻克难题的强大工具,也要有像绣花针那样精细的研究手段,如此才能在科研领域大展身手,绣出属于我们的“锦绣前程”,揽下那些高难度的科研“瓷器活”。如今,我和团队所做的各项工作,基本上都是沿着当年转型时规划的方向和步骤稳步推进的。
就像修路一样,在一片荒地中,首先得有人开辟道路,之后走的人多了,路就会越来越坚实。
如今,在单原子催化这个领域,大家都在努力探索,八仙过海,各显神通。现在就看谁的研究工具更先进、更有效,谁能在这片科研的“瓜田”里种出最大、最甜的“瓜”。我也希望,这个领域能吸引更多的科研资金和优秀的年轻人加入进来,共同推动发展。
关于产业化
“我已经60岁了,用我从10岁以后,大概50年的经历来说,我认为,一个人的真诚和坦率反而更容易打动别人。”
——李亚栋
记者:在您取得的这些成就中,您最满意、最感到快乐的是哪一项呢?
李亚栋:快乐在不同阶段有着不同的体现。比如博士期间我做成了具有国际影响力的研究课题,相关成果是当时自科大建校几十年来在相关领域发表在国际知名学术期刊的首批成果;比如我在清华建立课题组独立开展科研后,能在专业顶刊上发表系列有含金量的成果,并且被同行引用超过10万次,进一步印证了这些成果的价值……
但实际上,直到现在,我还没有迎来那份让我彻底感到快乐的成就。目前,单原子催化已经取得了关键性突破,我个人认为,如果单原子催化能在工业化方面,比如在汽车尾气处理或其他能源、化工领域获得典型的成功应用,造福人类,那将可能是我最快乐的时刻。
记者:如果单原子催化得到产业上的大规模应用,未来会发生什么?
李亚栋:这项前沿技术有广泛的应用前景。在环境保护方面,单原子催化剂可以有效地催化降解空气中的有害物质,如甲醛、氮氧化物等,从而改善空气质量。在能源转化方面,单原子催化剂可以催化二氧化碳的还原反应,将二氧化碳转化为有用的燃料或其他化学品,这对于实现碳中和和可持续发展具有重要意义。此外,在化学合成、药物研发等领域,单原子催化剂也展现出巨大的潜力。
如果单原子催化进入工业化示范成功,将有可能使人类进入单原子单分子的新时代,为人类在科学技术的发展上做出重要贡献。
目前,单原子催化技术还处于实验室研究阶段。但我们已经看到了它工业化应用的曙光。目前,通过与多家企业的合作,我们正在努力推进单原子催化技术的产业化进程。相信,在不久的将来,单原子催化技术将成为推动现代化工产业升级换代的重要力量。
我可以很坦诚地告诉大家,我确信单原子催化在国际上必将会获得诺贝尔奖。因为单原子催化有望成为推动新质生产力发展的关键高科技,极大地改变生产力的发展格局。而生产方式的变革必然也会带动生活方式的改变。我们期待这一天早日到来。
记者:您对于产业化非常重视,您是从什么时候开始觉得不仅要做实验室里的研究,还要做产业化呢
李亚栋:化学是创造新物质新材料的科学,和衣食住行密切相关。我对产业化的关注,最初是因为经济压力。
1990年,我还在科大做研究生的时候,和妻子有了孩子,两人工资加起来才一百多块钱,房租就要四十块钱,生活很艰难,用现在的话说,是妥妥的“月光族”。那个时候,会发一部分国库券当作工资。我们入不敷出,只能选择卖掉国库券来应急。有一次,妻子去银行卖了国库券,回来时眼泪汪汪的,眼睛红红的。我一头雾水,后来我们才知道,在一年后售卖,一块钱的国库券能卖到一块一、一块二。可要是提前卖,一块钱就只能卖七毛。
在那种艰难处境下,我有想要改善家庭经济状况的迫切愿望,我需要做一些兼职来给孩子赚“奶粉钱”,给孩子更好的生活。
那个时候就觉得,化学既然能创造价值,为什么不利用起来呢?为了改善经济状况,我利用所学知识“赚外快”,比如把成果转让,和人合伙做一些实用小技术相关的小公司,像从钴镍锰废催化剂中提取镍、钴,制作硫酸镍、硫酸钴,用于电镀等。
也就是从那时起,我开始格外关注自己所做的事情是否有用,能不能通过它换取一些收入。后来在和企业合作的过程中,我发现文献中的研究和实际需求有差距,真实的问题要从实践中来。例如在单原子催化应用于润滑油的产业化过程中,我们确实发现了不少能反哺学术研究的点。
并且,做化学研究需要耗费大量的人力、财力和物力,只有将成果落地转化,才能有更多的资金支持研究。我20年多前曾到卢嘉锡先生创立的中国科学院福建物质结构研究所学习,会议室墙上有三条标语给我留下了非常震撼的印象:“基础与应用相结合,科学与工程相结合,理论与实践相结合”。我铭记在心,坚信只有将研究成果产业化,才能更快地造福人类,这也是我的动力之一。
记者:您身上有很多种角色,比如科学家、校长、父亲等等,您觉得哪一个角色最有挑战性呢?
李亚栋:科学家这个角色对我来说已经比较按部就班了,家庭角色是很自然的,我能比较轻松地做好。校长这个角色,我在高校工作了几十年,也能做出自己的特色。
对我来说,最有挑战性的是参与产业化过程。要用自己的真诚去打动别人,还要学会妥协和包容。但妥协并非目的,而是实现目标、完成使命的一种手段。这就好像中国哲学中“舍与得”的道理,有舍才有得。为了推动事情走向成功,我愿意舍弃一些东西,关键在于明确自己的目标,清楚为了达成目标需要舍弃什么,又能收获什么。
记者:在参与产业化的过程中,您可能会遇到很多新的问题,比如管理经营、商业运作等,您是怎么应对这些挑战的呢?
李亚栋:很多内容都需要学习。而且有些东西通过书本学习是不够的,还需要向别人请教,从实践中学习,去读“无字的书”,要更加包容,也更加机灵。
可以说,这个跨行的难度,绝对是要比从纳米材料领域跨行到单原子催化领域的跨度要大。但是我们始终坚持两个原则,坚持精益求精的技术优势,坚持不忘初心的以诚待人。
记者:您在面对一些挑战,或者跳出舒适区做一些不太愿意做的事情时,背后的精神动力是什么呢?
李亚栋:在很多事情上,社会意义、社会价值以及责任感是推动我前行的重要动力。
我还有一个做事的原则,那就是要么不做,要做就全力以赴。
记者:您当前的研究状态是怎样的?
李亚栋:虽然我心中仍有诸多研究计划,还有很多新事物想尝试探索,但从几年前开始,我就有意识地将精力聚焦在一个特定方向上,致力于构建属于自己的研究领域。尽管如此,我依然乐于把自己的诸多思考和想法分享给学生们和朋友们,一旦发现某些方向极具潜力,我就会及时提醒他们多加关注。不过我心里明白,科研之路充满了不确定性,时机和运气都很关键,并非所有的想法都能迅速落地成为现实。
但我依然希望能助力他们找到最契合自身的研究方向,在科研道路上走得更稳、更远。
记者:目前您在单原子催化的产业化上取得了哪些阶段性成果,是否可以分享一下?
李亚栋:拿汽车尾气净化三效催化剂在燃油车领域来说,我们研发的单原子催化剂已被证实具备可行性、先进性、积极性,它能极大地降低贵金属使用量、降低生产成本。倘若一台汽车采用了我们的单原子催化技术,每台车有望降低几百元成本,甚至上千元。别小看这几百元、上千元,这对于提升汽车的利润空间是十分显著的。不仅国内市场,在国际市场上,我们也有信心能取得优异的成绩。届时,我们还可以通过专利许可的方式,将这项技术推广出去,造福全球百姓。
虽然前进的道路并非一帆风顺,我们也面临着一些亟待解决的问题。比如,如何让我们的单原子催化剂技术与传统技术更好地融合,提高行业对于这项新技术的接受度……都需要我们投入精力,逐一去攻克。
但不仅在与汽车行业的合作过程中看到了成功的曙光,在其他化工领域,我们也在积极推动单原子催化剂的应用,目前也已收获了一些令人欣喜的成果。
记者:接下来的期望或者面对的挑战是什么?
李亚栋:如今,我面临的挑战是时间紧迫,时不我待。目前,我期望能尽快就单原子催化领域做出一两项在工业界示范成功的典型案例。只要能实现这一目标,就能吸引大量优秀科研人员投身这个领域,人数可能是现在的100倍甚至1000倍。那时,他们会和我一起瞄准前沿领域发力,单原子催化真正的“科学春天”才会到来。
关于培养未来科学家
“我始终坚信成功之路从不孤单,难走之路从不拥挤;世上没有白费的努力,也没有碰巧的成功;人生没有白走的路,也没有白吃的苦。”
——李亚栋
记者:作为一名科学家,您的人生价值观是什么?这个价值观又是怎么样影响到您成为今天这样一名优秀科学家的?
李亚栋:用一句话来说,一辈子都要坚持做创造价值的事。
以个人之愚见,做学问主要靠悟性和坚持,不能靠小聪明。做大事主要靠见识、智慧和机遇,不能靠投机取巧。要始终坚持一辈子只做一件事,即创造价值的事。这样才能成为“一个高尚的人,一个纯粹的人,一个有道德的人,一个脱离了低级趣味的人,一个有益于人民的人”。
记者:如果对青少年做一番寄语的话,您最想对这些期望走进科学领域的后来者说什么?
李亚栋:青年一代的成长,要坚持三个定律。
第一个是欧姆定律。电流总是从电阻小的地方通过,人总是偏好走容易走的路,本质上没有人愿意做艰苦的事,其实只有能真正下苦功夫、下笨功夫的人才能成功。
第二个是牛顿第二定律,F=ma,每个人的能力就是F,虽然各有差别,但一个人想要获得更大的加速度a,通常只有把m减小,m是什么,m就是我们的各种欲望,各种想法,各种阻力。人生是一个长跑,也许你开始没有跑得多快,但坚持上几年、几十年,你一定就会跑到前面去。
第三个是能量守恒定律,要立德立功立言,把势能转化为动能,用自身能量为社会“做功”。
记者:您认为什么样的学生参与科研工作更容易“成才”?
李亚栋:真正能成才的学生,需要具备学习力、执行力和创造力。
学习力是基础,通过学习掌握基本知识和共通语言;执行力也很关键,学了就要去实践、去检验;而创造力则是在学习和执行的过程中体现出来的,要创造性地学习和执行。出类拔萃的学生基本上都具备“三力”。
记者:您喜欢什么样的学生,或者说选择学生或者培养人才的时候,您最看重的特点是什么?
李亚栋:从选学生的角度来说,大家都喜欢基础好、成绩好、听话的学生,但这还不够。我在筛选学生的时候,会通过一些方式考察他们。比如学生发邮件说想要申请读我的研究生,我一般不会回复第一封邮件,看情况回复第二封邮件,在回复第三封邮件时才向他们提出问题:为什么要来读我的研究生?我招收他们来读书的理由是什么。
成绩好只是非常重要的客观条件,不是充分条件。我更看重学生的求知欲和想要成功的决心。
我希望招到的学生是有强烈的想出人头地欲望的,想出类拔萃的人。我认为出人头地不是贬义词,而是褒义词,这不是指想踩着别人的肩膀,然后把别人干倒,而是指发自内心地想得到社会承认,成为耀眼的明星。这样自带动力的学生不需要老师额外花太大精力去推动,他们本就拥有强烈的自我驱动力,我只要引导他们,指出他们的不足,他们就能自发地提升。事实证明,经过这样筛选考验的学生,大多都很优秀。
除此之外,我还会关注体育能力强的学生。我就受益于体育,中学时我体弱多病,但到了大学,我坚持每天早上围着安师大校园邻近的大小镜湖跑一圈,连续跑了三年半,我的万米跑能在全校排进前二三十名,其他长跑、短跑、跳远等项目也能达到接近优秀的水平,身体素质得到了极大的提高。
拥有健康体魄的人,通常也很阳光积极。体育比赛大多只有一个冠军,像跳高、跳远这类项目,参与者往往最后都是以挑战自己失败告终。但正是因为经历过多次失败,能让人更好地理解胜败乃兵家常事,从而锻炼出良好的心态,这是体育非常可贵的地方。热爱体育或者在体育方面有特长的学生,自信心通常不会差。他们能把在体育上取得成功的经验和方法运用到其他领域。
记者:您会担心有这样特征的学生个性太强吗?
李亚栋:我倒不怕个性强的学生。到目前为止,我还没碰到比我个性更强的学生(可能是在我面前没有表现出来)。个性强的学生和我在一起,虽然会有观点不一致的时候,但这也有好处。我们可以一起找问题的“公约数”,找到矛盾点,然后共同探讨解决办法。在这个过程中,我们能发现问题,进而解决问题。
教导学生时,我还有一个“3W”原则,即“What’snew?What happened?Why?”要始终坚持独立思考,绝不能做复印机、复读机式的搬运工。要保持好奇心、想象力和创造力,持之以恒地去尝试、去探索、去研究、去领悟,从而求得真学问、学到真本领、解决真问题。不要满足于发几篇论文就沾沾自喜。所做的每一项工作,多问问自己:你到底发现了什么?发明了什么?发展了什么?解决了什么科学上的难题、技术上的难题、工程上的难题?(简称“三发一解”)
我期望自己能成为这样的老师——既能给学生们带来思想上的启发,又能教会他们实实在在的手艺。
记者:在您的成长过程中,还有什么特别值得感谢的人吗?
李亚栋:通常情况下,我们在感谢他人的时候,都会感谢老师、学生、领导、家人、朋友,这些人都非常值得感谢。但在我看来,还应该感谢对手。
就像我很喜欢打乒乓球,早期我遇到高手就会觉得没兴趣,但现在我觉得,和高手打球,即使只能得几分,也能从中学到很多东西。这些经验在面对其他对手时就能用上,所以我会从不同的对手身上学习不同的东西。不过,这种心态说起来容易,做起来并不容易。
人生是注定会面对很多沟沟坎坎的,而一个有竞争力的甚至苛刻的对手能让我们避免犯很多错误,提升自己的能力。对手不是敌人,我们应该尊重对手,也应当感谢那些曾给自己构成压力、困难的人,因为他们是我们成长的动力。
铭记对手的馈赠并不断前行,当我们能够以这样的心态去面对生活中的一切时,我们便拥有了战胜一切困难的勇气和力量,我们的人生也将因此而变得更加丰富多彩、意义非凡。