从燧人氏钻木取火到近代发明电灯，再到现代探索微观世界的先进光源。人类自诞生以来，就从未停止过追光的脚步。中国科学技术大学就有这样的传统。多年来，学校在同步辐射光等领域的求索，一次次点亮了中国科学家追光的道路。
以太阳能、半导体金属材料为催化剂，制造清洁燃料以及高价值化学品——在中国科学技术大学苏州高等研究院，由中国科学技术大学特任教授、博士生导师、2021年国家级青年人才项目（海外）入选者刘东领衔的科研团队聚焦光化学反应，在另一条追光的赛道上奔驰。
“中国科学技术大学在全国首设纳米科学与工程一级学科，学科主体依托苏州高等研究院建设，我们要做的，就是把学科涉及的物理、化学、材料工程等各个方面的研究做精、做透，把交叉融合的优势在纳米层面表现出来。”刘东说。
服务国家重大战略需求的坚定选择
纳米科学与工程是《研究生教育学科专业目录（2022年）》新增的一级学科，属于新增的交叉学科门类，服务于国家重大需求，具有深远的战略意义。去年，中国科大成为国内首批获批设立这一学科的高校之一，并将这一全新的一级学科落地独墅湖畔，是中国科大服务国家重大战略需求、服务地方发展的一次坚定选择。
中国科大在纳米科学与工程方面研究起步较早，聚集了一大批优秀科学家和青年人才，在多个研究方向上取得了突破性进展；苏州工业园区经过多年蓄力，纳米技术应用产业生态优质，建立了产教融合体系，能为纳米科学与工程学科提供良好的发展土壤。因此，这是一次名校与名城携手的双向奔赴。
16岁考入中国科大少年班，如今作为90后博导的刘东回归母校，是中国科大苏州高研院纳米科学与工程学科的建设者之一。本科学习化学物理，研究生专攻无机化学，在刘东看来，自己当前从事的“人工光合成光驱动催化小分子活化”研究，与早年的专业一脉相承却又各有侧重：以前自己关注无机固体材料，现如今关注的是化学催化反应，并且希望在纳米领域将研究成果有所体现。因此，当中国科大苏州高研院向全球人才发出“邀请函”时，远在新加坡南洋理工大学从事博士后研究的刘东没有犹豫就选择加盟，希望在学校擘画的先进材料领域有一席之地。
这又是一次坚定的选择，是青年学者个人追求与中国科大建设需求的一致选择。
“我喜欢既有现代活力又有传统文化底蕴的城市。从城市气质上来讲，苏州是古今交织的‘双面绣’，是一个能让人静下心来做学问、沉下心去搞研究的地方。”刘东说，即便从产教融合的角度选择，苏州同样具备独特优势：苏州工业园区相关产业链完备，纳米技术应用和生物医药产业竞争力走在全国前列，为研究成果转化提供便利。“我希望能和大家一起努力，为中国科大纳米科学与工程学科贡献力量。”刘东说。
从阳光中获取能源的变废为宝
刘东的研究领域“人工光合成光驱动催化小分子活化”，属于一种光驱动催化反应。光驱动催化反应是一种依靠阳光能量驱动的催化反应。通过光驱动催化反应，人类可以从阳光中获取能量，实现清洁、可持续的能源供应。“举个例子，光伏发电技术是应用最广泛的一种利用光化学反应的技术，阳光通过光伏电池转化为电能。”刘东说，光伏发电不仅具有清洁、环保的特点，还可以实现分布式发电，为人们提供了一种可持续的能源选择。这正是光能源化学的意义。
“我们把光作为一种能源来催化化学反应。比如二氧化碳，我们凭借一系列反应把它还原成甲烷、甲醇等清洁燃料。在碳中和背景下，这种变废为宝的转化非常有价值。”据刘东介绍，如果能借助太阳能把二氧化碳低成本转化成清洁燃料和高价值化学品，这对国家应对气候变化无疑是巨大助力。从产业发展角度来说，工业中的化学反应很多属于氧化还原反应。一旦光催化研究实现突破，对整个工业领域的影响不言而喻。
事实上，光催化的未来不限于此。利用光化学反应将光能转化为化学能，可实现对有机物的选择性合成，且合成过程更环保、原料消耗更少，合成效率也更高。“具体到本地的生物医药产业，光化学反应未来可能在合成药物等领域有所突破。”刘东说。
谈起材料科学，大众普遍关心材料本身。“我的团队更关注化学催化反应，只有催化反应才能实现化学变化。材料本身当然有其催化特性，但是我们更关注怎么把反应调优、放大，让反应更强。”在刘东看来，光化学反应也是材料科学一个突破口。比如利用光化学反应实现对光学、电学、热学性质调控的材料——光敏材料。光敏聚合物可以实现高分辨率的三维打印，通过光敏电极可以实现高效能量转化。换言之，凭借光化学反应，能实现对材料结构和性能的精确调控，未来不仅可以改善传统材料的性能，还可以创造出新型材料。
一个90后博导的自我要求
当前，科学研究呈现出大科学、强交叉、巨系统等新特征，给基础研究带来了新挑战。中国科大作为国内的头部高校，正依托苏州高研院，全力谋划依靠基础研究“总机关”撬动全局性、颠覆性、前瞻性创新的大棋局。
刘东坦言，自己的研究尚处在实验室阶段，还没有过多考虑产业化，但这并不意味着团队只能停留在“象牙塔”中追光。“催化材料可以应用到很多领域，因此就算技术还在积累期，但从基础逻辑上看，很多原理相通。”刘东说，以半导体材料为例，自己团队的研究涉及催化反应、材料设计、能源转化、微纳加工技术等基本原理、方法和技术，“即使未来学生们不走学术道路，这些交叉的背景知识也会给他们全面的视角，让他们更好地投身产业界。”
如果说超前布局未来学科，是中国科大和苏州工业园区的战略定力，那刘东的自我要求，则彰显出一个90后博导的科研雄心：研究成果既要能摆得进书架，也要能上得了货架。据他介绍，在纳米催化与能源技术、功能纳米材料等领域，中国科大已投入了巨大力量展开科研攻关。这些具体的研究方向，既是面向未来的重大布局，又贴合本地产业发展实际，将形成产教融合的良性互动。
体现交叉性、创新性、先进性的特色，中国科大苏州高研院持续加强纳米科学与工程学科师资队伍建设、制定有特色的培养方案，构建新的课程体系和人才培养模式。“我们背靠学科良好的科研实力和苏州的产业顶层设计，今后会吸引全球越来越多优秀人才加入。通过设立一些交叉学科研究课题和科研项目，我们有信心用科学研究推动学科发展，凭借关键技术提升国家产业基础能力和产业链现代化水平。”刘东说。
苏报驻园区首席记者 董捷
《苏州日报》 2023-12-22 A09版
