听顶尖科学家谈智能材料——世界顶尖科学家论坛智能材料会议内容分享

世界顶尖科学家论坛（以下简称“论坛”）系由世界顶尖科学家协会发起、上海市人民政府主办的年度国际科 学家论坛。论坛始建于2018年，于每年10月底在中国上海举行，国家主席习近平向2019年第二届世界顶尖 科学家论坛致贺信。论坛以“科技，为了人类共同命运”为永恒主题，立足于推动基础科学、倡导国际合作、致力青年成长三大任务，持续关注人类当前与未来面临的科技挑战，聚焦基础科学和源头创新，发布最顶尖科技成果和思想理念，积极推动中外科学家思想智慧和研究成果转化为经济社会发展的强大动力，全力打造具有国际影响力的科技创 新合作与交流平台。

第三届论坛将继续由世界顶尖科学家协会发起，上海市人民政府主办，于2020年10月30日至11月1日举行。材料人有幸转播了其中九场会议，并邀请合作的编辑就其中部分会议进行整理。

本文就智能材料会议I、II中青年科学家的报告并着重介绍交流环节青年科学家与顶尖科学家之间的交流。

参与智能材料会议I的有四位顶尖科学家：中村修二，2014年诺贝尔物理学奖得主；伯特兰·哈普林，2003年沃尔夫物理学奖得主；杨培东；2015年麦克阿瑟天才奖得主；戴宏杰，2006年美国物理学会詹姆斯C麦高第新材料奖得主。以及六位青年科学家：陈棋，北京理工大学材料科学与工程学院副院长、教授；黄嘉兴，美国西北大学麦考密克材料科学与工程系冠名材料与制造研究教授；林柏霖，上海科技大学物质科学与技术学院副教授；西迪·恩道，美国内布拉斯加大学林肯分校（UNL）机械 与材料工程系副教授；宁志军，上海科技大学物质科学与技术学院助理教授；姚佰承，电子科技大学信息与通信工程学院教授。

北京理工大学陈棋教授的报告题目是钙钛矿太阳能电池应力调控及其对载流子动力学的影响，钙钛矿薄膜的应力状态直接影响材料的微观结构和光电特性，教授认为应力调控是优化器件效率和稳定性的有效方式。

美国西北大学教授黄嘉兴的报告主题是材料创新，改善生活。着重讲述了材料加工对材料结构、性质、性能的巨大影响。

上海科技大学林柏霖老师的报告内容围绕CO₂的减排和利用以及可持续化学展开。

美国内布拉斯加大学林肯分校西迪·恩道老师介绍了一种新的内存设计，可以在超过300℃高温下工作，这种纳米热机械存储器利用热而非电，来记录、存储和恢复数据，未来有望应用于空间探索任务、深井钻探、内燃机等多个领域。

上海科技大学宁志军助理教授报告了以胶体量子点材料为基础，制备出新型、低成本、高探测率的红外上转换器件，展示了红外上转换器件在生物成像和可穿戴电子器件领域良好的应用前景。

电子科技大学姚佰承教授的报告主题是二维材料为信息科学开辟新道路。

以下是青年科学家与顶尖科学家们的讨论交流内容：

电子科技大学姚佰承教授提出了一个大部分青年学者在独立开展研究之后都会遇到的困惑：科研路上应该继续深挖基础探索世界还是以己所学推动应用助力工业发展？

杨培东教授给出的回答是这样的：我个人基本不做应用，但这不是因为我觉得应用不重要，而是因为我的才能和兴趣使我投入到了基础领域的科学探索中，我感兴趣的很多东西比如超低温和超强磁场都是不具备应用条件的。我也与很多在商业应用方面做得极为优秀的人共事过，我觉得每个人需要做的就是做自己认为最好和最能令自己有成就感的东西。至于基础探索和实际应用之间的平衡，更多地取决于到底是什么更能激发自己和你周围的同事或者学士的热情。此外，对于参会的青年科学家们来说，你们基本都是高校的教授，最基本的职责其实是教育，教育下一代的青年学者而不是考虑是否将自己的成果转化为商业价值去做应用，或许十年二十几年后可以去做，但目前最重要的应该是把精力放在高校学生的培育上。

美国西北大学黄嘉兴教授提出了对现存的社会中对科学的重视程度远远不够的担忧。

伯特兰教授认为科学家可能不是最好的能够将科学的重要性传播和扩散出去的人，可能新闻工作者、作家、出版商更能在这方面做出成果，提高社会对科学研究成果的重视和认可不仅仅需要科研工作者的努力，这是一个全社会共同的课题。

上海科技大学林柏霖教授表示年轻一代的学生选择进入基础科学研究领域的数量在逐年下降，各位科学家们如何看待这个趋势并有什么好的建议？

杨培东教授指出这种趋势是一种全球现象，但相对于美国欧洲等国家，在中国还是很微小的，因为工作前景而选择就业前景更好的专业是整个社会经济决定的，不仅仅是我们科研人员能够改变的，我们要做的还是一如既往地做好教育和科研工作。

伯特兰教授对这种现象倒是持有比较乐观的态度，认为下降的趋势的确存在，但是远远没有达到影响基础科学领域人才发展的程度。戴宏杰教授认为发现并培养真正对科研有热情和能做出一定科学贡献的人才更重要，即质量比数量更重要。

上海科技大学宁志军老师提问在未来十年纳米材料领域的发展前景和有潜力的纳米材料有哪些？

顶尖科学家们提到了传导材料，量子点，复合材料等。

参与智能材料会议Ⅱ有四位顶尖科学家：让-马里·莱恩，1987年诺贝尔化学奖得主；让-皮埃尔·索瓦日，2016年诺贝尔化学奖得主；伯纳德·费林加，2016年诺贝尔化学奖得主；弗雷泽·司徒塔特，2016年诺贝尔化学奖得主。以及六位青年科学家：拉达·博亚，英国曼彻斯特大学物理与天文学系纳米科学教授；贾斯珀·范·德·古奇，荷兰瓦赫宁根大学农业技术与食品科学系物理化学与软物质教授；侯旭，厦门大学化学化工学院物理学与技术教授；彭慧胜，复旦大学高分子科学系教授、系主任；叶春洪，上海科技大学物质科学与技术学院助理教授；张亮，华东师范大学化学与分子工程学院研究员。以及特邀嘉宾：刘自鸿，柔宇科技创始人、董事长兼首席执行官。

英国曼彻斯特大学拉达.博亚教授介绍了他近期的工作：一个原子大小的类似于毛细血管的人造通道。这个新的毛细血管非常像天然的蛋白质通道，如水通道，小到足以阻挡如Na离子和Cl离子等小尺寸离子的通过，但却允许水自由流过。该研究提高我们对原子尺度上，特别是在生物系统中分子传输的基本理解。

荷兰瓦赫宁根大学贾斯珀·范·德·古奇教授介绍了一系列离子键构筑的聚合物。

厦门大学化学侯旭教授介绍了受生物启发的多尺度孔和通道结构材料。近期，其课题组刚刚报道了受生物肺泡小孔启发，设计制备出应力响应的液体复合弹性体高分子膜系统，首次实现稳压环境下的多相可控分离。

复旦大学彭慧胜教授报告的主题是智能光纤设备，现代电子设备正朝着小型化和集成化方向发展，并越来越关注可穿戴电子产品，科学家们正在努力研发可穿戴的纤维和织物电子器件。

上海科技大学叶春洪老师的报告主题是生物启发的软体自形变微纳“折纸”结构，其课题是以自然界生物的结构与机能的内在联系为灵感，以功能型响应聚合物和无机纳米材料为研究对象，通过精确可控的表界面自组装，设计和功能研发新一代3D智能微纳结构，并探索其在生物医药、纳米光学和软体机器人领域的应用。

华东师范大学张亮老师的报告题目是基于肽的分子纳米拓扑学，介绍了如何使用自组装过程来构建拓扑复杂的分子（例如链节和结），并将其应用于缠结的聚合物和软质材料。

以下是青年科学家与诺奖得主们的讨论交流内容：

英国曼彻斯特大学拉达.博亚教授在交流讨论环节提出了一个几乎是所有研究人员在初期甚至独立开展工作若干年后依旧疑惑的问题：沿自己的想法研究了几年后发现新领域层出不穷，这时候自己的研究是继续停留在原来的领域争取做一些创新（很艰难），还是开始一个新方向？

2016年诺贝尔化学奖得主让-皮埃尔·索瓦日介绍了自己的经历来回答这个问题。他说研究没有办法事先就做出很好的规划，更多的时候要看具体的情况，而且很多偶然的因素可能会起决定性的作用，比如他们组做一个新复合物的时候，觉得可以用作催化剂，然后就开始进入到催化这个领域，后面某个阶段就会想也许我们还可以做这个，或者那个也可以做，慢慢地就做了一些事情来推动这个领域的发展，也算是一个多重的决策过程，但这个不是事先规划能做到的。

2016年诺贝尔化学奖得主伯纳德·费林加：其实很多事情都是偶然的，你可能突然间看到篇非常棒的一篇论文，你就在想也许我的研究也可以往这个方向发展，可能你需要从头开始去搭建自己的体系。讲自己的一个例子，很多年我们都是在讲动态的分子系统不是由光来驱动的，几年前，因为我正好也读了一些成像的论文，我就突然想到是不是可以由开关把分子系统打开关上。然后好几年我们就这样一直按这个想法开展研究。再说我们刚开始研究智能成像的时候，差不多有15个人在这个领域一起跟医学院的专家合作，成立了一个公司去做一个智能的抗癌药。我不知道这个行不行，因为这对我来说是一个全新的领域，但我告诉我一年级的学生，我必须去学分子生物，因为我对于药剂学、分子生物不是很了解，所以我就像一年级学生一样从头开始去学。我说这些的目的是想告诉你踏入一个新领域这个过程是很激动人心的，不要怕，如果有机会就去迎接这些挑战！

荷兰瓦赫宁根大学贾斯珀·范·德·古奇教授：诺奖得主们，如果您现在还是在读书的年轻人，你会选择什么方向做研究？

让-马里·莱恩：神经科学，这是我们一切的起点。选择神经元细胞之间的传导，我会从最基础的这个部分开始研究，因为其后所有的反应都是以此为基础的。关于前一个问题，要不要规划好自己的方向，其实在科学研究中没有办法一直定好一个方向然后一直朝这个方向走。你能做的就是首先知道自己的方向，然后去做。

让-皮埃尔·索瓦日：化学家可以制造分子，我觉得这是一种神奇的感受，自己创造以前从来没有的东西，这种能力，无论是生物学上，还是材料科学，都是一种让人非常有收获感的。我觉得化学吸引我的是做新东西，创造出来没有的东西，这是保持我热忱的关键。

伯纳德·费林加：我的学生也经常问我们这个问题，从哪里研究，研究什么。从广泛的意义来讲，无论是材料科学还是其神经科学，研究给你带来很大的乐趣，你非常享受这个过程。然后做出来还可以在这个基础之上去填补某个领域的空白，我觉得这是一个非常美的一个体验。

上海科技大学叶春洪：如何看待纳米机器人、微米机器人，它们在生物学方面的应用？它们觉得真的可以放到身体中来治疗疾病吗？如果还有挑战，有哪些挑战，我们怎么来克服这些问题？

让-皮埃尔·索瓦日：纳米机器人的应用首先必须要有生物兼容性的分子机器，而目前的体系不是完全的生物兼容的。有了这种生物兼容还要探究它如何跟生物体系互动的。到目前为止，要做到真正应用还是相去甚远。

本文由春春整理。

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