虎嗅 10月10日 11:23
邹晓冬谈金属有机框架与中国科研发展
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瑞典皇家科学院院士、诺贝尔化学奖评委邹晓冬教授深入解读了金属有机框架(MOF)的特性与应用潜力,将其比喻为“纳米工厂”,在气体分离、储存和催化等领域展现出巨大前景,尤其在二氧化碳捕捉方面具有节能减排的优势。同时,她也指出了MOF材料稳定性方面的挑战。邹教授还结合自身诺奖评委的经历,鼓励中国科学家要勇于开拓“从0到1”的原创性研究领域,积极参与国际学术交流,将“内卷”的动力转向国际舞台,并强调评价科研成果应回归其开创性和重要性,而非仅仅关注影响因子和发表期刊。

🔩 **金属有机框架(MOF)的卓越特性与应用前景:** MOF是一种比沸石具有更高比表面积(约10倍)的多孔结构,其核心优势在于高度的可调控性。通过选择不同长度和性质的有机分子以及多样的金属节点,MOF可以构建出无限多的结构类型,并能根据目标分子的尺寸和极性进行精确设计。这种特性使其在气体分离(如二氧化碳捕捉)、吸附以及催化反应中展现出巨大潜力,被形象地比喻为可以根据需求进行定制的“纳米工厂”,有望在能源和环保领域(如降低CO2捕捉成本、储存甲烷作为能源)发挥关键作用。

⚠️ **MOF材料的稳定性和可持续性挑战:** 尽管MOF材料在结构多样性和功能可调性上表现出色,但其稳定性和可持续性方面仍面临挑战,与传统的分子筛相比,其结构在某些化学条件下可能更容易被破坏。然而,MOF也具备一定的自主重组和回收重组的潜力,这需要通过调控特定的化学条件来实现,为材料的长期应用提供了可能性,但仍是需要进一步研究和解决的关键问题。

🌍 **中国科学家应积极参与国际学术竞争与原创性研究:** 邹晓冬教授观察到,尽管中国在MOF等领域的研究产出已占世界近一半,但在国际学术会议上的参与度仍显不足。她呼吁中国科学家要“打出国门”,积极与国际同行交流,将竞争的焦点转移到国际学术舞台。更重要的是,她强调中国科学家应具备发现和开拓“从0到1”的空白领域的能力,将精力投入到原创性研究中,而非仅仅追逐热门领域的研究,这样才能真正实现科学上的突破,并为中国未来获得诺贝尔奖奠定基础。

💡 **科研评价标准应回归科学本质,而非被影响因子引导:** 作为诺贝尔奖评委,邹晓冬教授表示在评选过程中,并不参考文章发表的期刊影响因子或发表地点。她认为,评价一项工作是否具有诺贝尔奖级别的价值,关键在于其是否是开创性的、重要的,以及是否做出了大量扎实的工作。她担忧当前国内科研环境过度关注影响因子和文章数量,容易引导科研人员从事已被他人开拓的热门研究,而非鼓励他们去探索未知的、具有原创性的领域。因此,她倡导为科学家创造安心进行开拓性工作的环境,让评价体系回归科研本身的价值。

邹晓冬是瑞典皇家科学院院士、斯德哥尔摩大学教授,自2020年起开始担任诺贝尔奖的评委。作为一位结构化学家,邹晓冬介绍了本次获得诺贝尔化学奖的金属有机框架的特性与应用前景。

而作为诺奖评委,她认为按照中国现在的发展趋势,诺贝尔奖已经越来越近。中国科学家需要有发现一个空白且重要的领域的能力,能够把精力用到这个领域上,做出从0到1的工作。而不是被影响因子和文章引导,在别人已经从0到1开拓出来的领域去做那些热门的研究。此外,中国科学家应该“打出国门”,跟国外的人多交流,要“卷”也要到国际学术圈来“卷”。

以下是《知识分子》与邹晓冬对话的实录,文字经过编辑。

一、金属有机框架(MOF)是一个纳米工厂

知识分子:邹老师您是研究结构化学的专家,之前也研究过沸石的结构,这次化学奖的得主是做了金属有机框架,它跟我们1991年之前认识的一些天然结构有哪些差别?

邹晓冬:第一个差别就是它的比表面积比沸石的比表面积要大10倍左右,所以它是一个更多孔的结构。还有一个特点是它能够调控。沸石最基本的结构单元是二氧化硅,只有一个氧和硅,可以用铝等等去调节它的成分,可是它的孔很难扩大。金属有机框架的有机分子可以有长有短,有无数的可能性。而它的金属节点也有无数种可能性。

比如可以用一个原子,也可以用一个团簇,这样一来,金属有机框架的结构就可以是无限多种。而且它还有一个特性,就是说你不同的有机分子,它对不同的分子有亲和性。这样你就可以做催化,可以修饰它,比如说水分子可以到这个框架里头来,氮分子可以到这里来,氧气也可以到这里来,就是它有选择性。

知识分子:比如说这个结构已经成型了,它在放在那里,能够用来装什么呢?

邹晓冬:装什么你就要这么想,你看你要用什么?比如说我要做气体分离,这个分子的大小就要根据气体的尺寸来分离,调有机分子的长度。还有吸附也就是相互作用,如果是这个有机分子有极性,它是希望能够吸附二氧化碳的,比如说加上氨,它对二氧化碳的吸附就更强。气体进去时首先吸附的就是二氧化碳,这样就可以通过调节有机分子,同时也调节金属来改变它的性能。

知识分子:所以它就像是一个百宝箱,你把它设计成什么样,它就能装什么相应的东西?

邹晓冬:对,这是一个工厂,一个纳米工厂。你可以用这个“工厂”来做储存,也可以做分离,也可以做化学反应。

知识分子:那现在我们能够预想到的,用这个技术它能在,比如说哪一些能源的或者说是环保的领域有一些贡献吗?

邹晓冬:理想来说,它对二氧化碳的捕捉。因为现在的二氧化碳的分离和捕捉主要是用含氨的水溶液。这样需要的温度比较高,的捕捉可以调控,使得它所需的能量和成本大大减少。再一个就是水,还有甲烷,甲烷可以是一种存储能源的可能性。如果将来它能够用于储存能量,然后跟太阳能结合等等,这是一个很好的绿色收集能源的方式。

知识分子:这个材料的可持续性会有多久?比如说用了可能一会它就会消解掉,还是说它可以有成千上万年都会保持不变?

邹晓冬:跟分子筛相比,它的稳定性和可持续性还是没有分子筛有优势,这是一个需要解决的问题。从可持续上来说,它不稳定,结构就有可能被破坏,但它也可以重组,也可以回收重组。这种自主重组是需要调控一些化学条件的,因为它的成分都在这里,你改变它的化学,也许它能够重组。

二、中国科学家要“卷”也要到国际学术圈来“卷”

知识分子:您从2020年开始担任诺贝尔奖的评委,想问一下您有怎样的体验?

邹晓冬:做评委是一个非常有意思的工作,开阔了自己的眼界,这是一个学习的过程,我也很享受这个过程。

知识分子:瑞典皇家科学院里面大概2020年的时候已经有15%的女性科学家了。我想知道您自己身为一个女性科学家,在这个环境里面工作,您的具体感受是什么样的?

邹晓冬:从做研究来说,在任何方向我没有想过我是一个女性。在瑞典,不是特别歧视女性,所以从工作来说,我没有看到对女性有什么劣势。

但是有一个问题是,女性的社会圈子跟男性不太一样,从社交方面来说,比如同事一起吃饭,如果女性少的话还是比较孤立。如果是女性越来越多,实际上你有更多互相交流的可能性。

知识分子:您还有什么想对国内科学家说的?

邹晓冬:现在国内看起来很“卷”,科学家们在国内卷,但在大的国际会议上,在国际圈子里头,来自中国的学者太少。就拿我们这个MOF领域来说,发表的文章将近有一半是从中国大陆发表的。但在开MOF会议时,却没有很多中国人。我觉得中国人要打出,跟国外的人多交流,要“卷”也要到国外来“卷”。

中国人能不能够做出从0到1的工作?这需要有发现一个空白且重要的领域的能力,能够把精力用到这个领域上,做出从0到1的工作。我觉得中国科学家在这方面要做更多的努力。当然,中国也有很多从0到1的工作,也许将来有一天会得到诺贝尔奖。

可是从大环境来说,现在支持研究的方向、评审的标准是文章和影响因子。影响因子和文章容易引导大家都去做热门的科研工作,可是这些热门已经是别人从0到1把它开拓出来的了。怎么能够找到一些中国人可以做的空白区域是关键。中国人有智慧、有能力,也有经济能力和条件可以做到,要让科学家们安心下来,能够做一点开拓性、原创性的工作。

在评诺贝尔奖的过程中,我们不参考文章发到什么地方,这不是考虑的基础。只要你做了很多的工作、能够发表了,大家都认为这是一个开创性的工作,完全就可以得到诺贝尔奖。有时候诺奖成果是发表在作者本国的期刊,不是在世界性的期刊。

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