“科研是我的兴趣”

———访北京大学化学与分子工程学院施章杰教授

期次:第1316期    作者:葛鑫  校报记者   查看:85

  “科研是我的兴趣,获奖不仅是由于我的科研成果,更和国家在国际上日益重要的影响力密切相关。从科研本身来说,最重要的也是前辈对我的帮助、认可和提携。在金属有机化学领域,中国有影响力的前辈比较多,他们的推荐非常关键。从这个角度说,获奖对我而言是个意外,但对于中国科学家获奖并不意外。”荣获2013年国际纯粹与应用化学协会(IUPAC)第17届导向有机合成的金属有机化学国际会议(OMCOS)奖的北京大学化学与分子工程学院施章杰教授笑着说。
  
化学让生活更美好
OMCOS奖每两年评选一次,奖励在金属有机化学和有机合成化学领域做出重要贡献的科学家,每次评选1名获奖人。施章杰是迄今为止获此奖项的第二位中国科学家。施章杰的研究工作集中于探索惰性物质的活化和催化转化,寻求绿色、可持续的新一代物质转化途径。施章杰风趣地表示,他的研究目的就是让化学在我们的生活中发挥更有益的价值。
  上大学时,施章杰酷爱摄影。在一次坐火车的途中,他兴致盎然地拿起相机想要拍摄沿途的风景,但远处工厂烟囱里冒出的浓浓的黑烟令他既震惊又失望。有着化学学科背景的施章杰很快就意识到,化学生产在给人类带来巨大便利的同时又对环境造成了严重的污染。“化学与我们的日常生活息息相关,吃穿住用行,样样都离不开。但在制备丰富多样的化学产品时,除了获取对我们有用的东西,很大一部分副产品也随之而生,并且很多都是无用且有害的。比如,硝化反应,合成硝基苯就会产生大量硫酸和硝酸的混合物,如果随便排放就会将我们的土地变成盐碱地,这些都对我们的生存环境造成了致命的威胁。”从此,怎么解决化学生产中的污染问题便成为施章杰竭力思考的问题。
  为了探求问题的答案,施章杰带领他的课题组利用不同策略,实现碳-氢(C-H)键、碳-氧(C-O)键选择性活化及其转化;以及碳-碳(C-C)键活化及基于此的有机分子的骨架重组,实现了传统有机合成方法学的革新,在金属有机化学和有机合成化学领域做出了杰出贡献。正因如此,施章杰曾于2012年获得四面体青年科学家奖,他也是世界上同时荣获这两个奖项的第二位青年科学家。
  施章杰生动形象地解释了自己的研究和环境保护的密切相关性。“我们的思路是从原料直接合成需要的产物,简化反应步骤,把污染降到最低。只要能把惰性的化学键活化,那就有可能一步完成复杂的合成过程。虽然副产物是不可避免的,但把冗长的合成步骤简化后无疑将会把污染降到最低。”施章杰舞动手中的笔在纸上细致地画出了具体的结构式。
  施章杰进一步谈到白色污染的问题。“塑料制品是由聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等高分子化合物构成的,简单来说,就是一长串的碳-碳键连在一起,如果我们能拿剪刀想剪哪里就剪哪里,就不仅能把白色污染降解掉,而且能把它变成对我们有用的原料。这也是我们课题组正在研究的课题之一。”
  
最重要的是引路人
“有机化学就像一片茂密的热带雨林,虽然走进去时会有很大的风险,但只要你有探险的精神,也会有很大的收获。”大学时,教授有机化学的杨丽萍老师在课堂上引用出自莫里森和博伊德编写的《有机化学》前言里的话深深吸引了施章杰,也开启了他未来的研究之旅。
  谈起自己的每位老师,施章杰都记忆犹新,他说没有他们的支持和帮助,获得现在的成绩几乎是不可能的。施章杰在大学时成绩并不优秀,尤其英语很差,但杨老师的一番话却激发起他考取中科院上海有机所的志向。“你非常聪明,只要你自己决定的事情,你努力肯定能够做得到。”就是在这个信念的支撑下,施章杰努力准备,最终取得了优异的成绩。
  在有机所,施章杰遇到了当时只有33岁的麻生明老师,并幸运地成为他的学生(麻生明于2005年当选中科院院士)。“麻教授对我的言传身教影响非常深远。他不仅对学生要求严格,而且身体力行,是一位真正的模范导师。”施章杰讲起了自己当年的故事,“那时候,实验室里的核磁仪器只有老师才能用。有一次我做实验到半夜,需要做核磁,一个电话,麻老师立马披上衣服过来帮助我。”这样的点滴小事,都印刻在施章杰的心里。就这样,以老师为榜样,施章杰勤奋刻苦地完成了自己的国内求学生涯,并到哈佛大学从事博士后研究。在哈佛期间他的科研理念得到了进一步的升华,也更加明确了自己未来的研究方向。
  从哈佛大学和芝加哥大学完成博士后研究工作后,施章杰毅然放弃在美国工作的机会,以副教授身份作为学术带头人回到北京大学开展独立的研究工作,主要从事惰性的C-H/O/C键和小分子活化构建新的C-Y键(Y=C,N等)的研究工作,2008年8月他破格晋升为教授,2012年受聘为教育部“长江特聘教授”。
  回国后的施章杰从6米长的试验台开始做实验研究,在C-O/H/C以及氧气的活化研究领域做出了创新性和系统性的工作,提出了“相互活化”、氧化偶联和CDA等新概念,在很多重要的国际研究刊物上作为通讯联系人发表研究论文70多篇、评述性论文多篇,作为共同主编撰写了《C-H键活化》(C-HActivation)一书。施章杰的研究工作受到了国内外同行的广泛关注,研究工作多次受到《科学》、《自然》等杂志高度评价。
  
培养学生的科研热情
“做科研一定要集中精力做自己想做的事情,不要急功近利。只有这样,才能获得成功。”施章杰表示在教学方面,自己更注重培养学生的科研热情,鼓励他们多动手实验,多动脑思考。
  从自己的求学经历中,施章杰明白学生更需要的是赞扬和期许。在和学生的交流中,他经常讲到好的心态是成功的一半,“现在社会上有些年轻人互相拼爹,可我什么也不拼。相反,正是因为家里贫困,我才更毫无顾虑地去努力,可以说是赤膊上阵,得来的果实也更香甜。这也让我无论在顺境还是逆境,都有一份平和的心态,专注去做自己感兴趣的事。这份好心态也使我更幸运地获得了些许成绩”。
  施章杰回国后的一大心愿就是培养更多更好的科学人才。现在,他已经有9名博士生和博士后在全国高校任职,这与他对学生的严格要求和更高的期许是分不开的。施章杰要求自己的研究生和博士后都从在实验室里洗瓶子等最基础的工作做起,慢慢开始跟着师兄师姐们做实验,再自己独立做实验,最后能指导别人做实验,一步一个脚印攀岩科学的高峰。“研究生第一年,我认真地给学生上课,传授知识。但是到第二年、第三年,我相信,学生在自己的专业领域都应该超过我的水平。因为他们下了更多的功夫,亲自做了实验,而我只是通过阅读文献,给他们提些建议,我这么认为,也是这样去实践的。学习如何去把握和开拓一个领域是他们更根本的任务。我一向支持他们的想法,并且告诉他们不要害怕失败。”
  施章杰性格爽朗,和学生在一起的时候更是平易近人。学生不仅喜欢和他一起埋头讨论科研问题,交流思想,更愿意和他聊聊天、打打球,在繁忙的科研之外,劳逸结合,调节生活。施章杰对科研的理想和热情,以及他严谨治学的态度无疑深刻地影响了他的学生。然而更可贵的是他达观包容的心态,无形中为学生添加了奋力前行的信心和勇气。
  对科研的兴趣指引施章杰一次次攀登知识的高峰,在过去近10年里,施章杰分别获得包括蒂姆化学期刊奖(2006)、中国化学会青年化学奖(2007)、中美化学及生物化学研究协会杰出教授奖(2008)、中国化学协会威利杰出化学奖(2008)、国家杰出青年基金(2009)、中国化学协会与英国皇家化学协会青年化学奖(2011)等在内的多项奖励。这份对科研的热诚也将引导他不懈努力,创造更多的辉煌。