中國科學院化學所萬立駿研究員新當選中國科學院院士
2014-05-12 18:44:12
admin
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據(jù)科學網(wǎng)2009年12月7日訊 記者是懷著忐忑不安的心情撥打中國科學院化學所所長、北京分子科學國家實驗室（籌）主任萬立駿的電話的。和眾多科研工作者一樣，萬立駿給記者的印象是格外低調和謹慎。無論是作為一名科研工作者，還是作為一名研究所的所長，他幾乎從不接受媒體采訪。
“如果你非要問我當選院士的感受，那只有一個：壓力非常大。”萬立駿說，當選院士后，不僅要保持研究工作在本領域的地位，還要進一步拓展研究方向，才能作出應有的貢獻。
回想自己幾十年的求學和科研經(jīng)歷，萬立駿認為，只要找準研究方向，一如既往地堅持下去，終會開花結果。
興趣是啟蒙老師
萬立駿是1977年恢復高考后的第一屆大學生，1982年畢業(yè)于大連工學院（現(xiàn)大連理工大學）。大學畢業(yè)后，他做過吉林省郵電工業(yè)總廠的助理工程師，其后又師從著名材料科學家和晶體學家郭可信先生在大連理工大學獲得碩士學位，還擔任過大連海事大學材料工藝研究所的講師。
20世紀80年代，掃描隧道顯微技術（STM）的發(fā)明，給材料和化學研究的突破帶來新的曙光。從那時開始，化學研究者就試圖把STM應用在電化學和生物體系中，但遇到了很大的困難：難以在溶液中得到表面的原子分辨圖像，即使得到了也非常不穩(wěn)定，無法順利開展原位實時研究。
萬立駿介紹，與用于超高真空的掃描隧道顯微鏡和透射電鏡相比，電化學掃描隧道顯微學（ECSTM）將電化學和STM相結合，*大的優(yōu)勢是可以工作在大氣和溶液中。不僅為各類表面化學體系，也為許多需要在水（或生理鹽水）中的生命科學體系提供了非常重要的、可原位實時觀測研究的重要手段。因此，發(fā)展ECSTM方法學的意義，遠遠超越了化學領域。
萬立駿對ECSTM產(chǎn)生了濃厚的興趣，也迫切希望能掌握這一技術。當時，只有日本、美國、德國等國家有很少的幾個開展ECSTM研究的小組。1992年初，萬立駿遠赴東洋，懷揣不到200美元，開始了一邊打工一邊學習的自費留學生活，在日本東北大學工學部化學系板谷教授的研究小組攻讀博士學位。他從ECSTM設備的研制開始，一直到表面的離子、原子成像，系統(tǒng)地學習研究ECSTM技術。
1996年，萬立駿獲得博士學位后，相繼擔任過日本科學技術振興事業(yè)團（ERATO/JST）研究員、日本東北大學及北海道大學的助理教授及訪問教授，其間都是從事ECSTM實驗室的建設、設備的研制和應用工作。
1998年，萬立駿入選中國科學院“百人計劃”后回國，2000年，獲國家自然科學基金委國家杰出青年基金支持。
把科研做系統(tǒng)做深入
回國后，萬立駿繼續(xù)從事ECSTM和利用該技術的表面分子吸附、組裝和反應的研究。盡管當時已有ECSTM產(chǎn)品，但對表面有機分子的成像不穩(wěn)定、分辨率不高，是商品儀器的普遍問題。
為了使ECSTM能夠穩(wěn)定高分辨成像，萬立駿經(jīng)過長期研究，終于突破技術瓶頸，在電解質溶液中或大氣條件下，實現(xiàn)了對多種固體表面及表面吸附物種，例如有機大分子甚至立體性很強的配合物分子的高分辨穩(wěn)定成像，可以獲得和超高真空中相媲美的原子分子圖像。他在中科院化學所的研究組，成為當今國際上為數(shù)很少的、掌握此技術的研究單位之一。
ECSTM發(fā)展后，萬立駿團隊將其廣泛應用于物理化學的基礎研究中。提出了利用ECSTM的高分辨優(yōu)勢進行分子識別、確定難以得到單晶的化合物結構的新思路。例如，C60嵌于杯[8]芳烴的化合物難以生成單晶，其結構確定成為該類化合物研究中的難題，萬立駿利用STM實驗結合理論模擬計算，確定了分子結構。有關文章在《應用化學》發(fā)表后，該雜志顧問編委新海征治教授特意來信祝賀，表示這一成果解決了困擾他們多年的難題。
萬立駿還建立和發(fā)展了表面分子組裝的系列方法，保證了組裝中分子的結構穩(wěn)定性和有序性；系統(tǒng)建立了從結構設計、結構構筑、理論模擬、原位表征和性能測量的研究表面分子組裝的方法，成功實現(xiàn)了多種分子在多種基底表面的有序組裝、結構調控和分子的可控單分散。例如，在表面分子吸附組裝研究中的一個重要貢獻是，研究發(fā)現(xiàn)了不同類型手性分子的表面吸附和STM成像機制，由此可以判別分子的手性，為手性分析研究提供了一種新的方法；并提出了利用非手性分子在表面組裝手性結構的概念，從理論上闡明了這類手性結構的形成、放大和轉化機理；并通過結構設計和外場控制，原位實現(xiàn)了手性結構與非手性結構的轉變。
2007年，萬立駿等開展的“固液界面的分子組裝與調控及電化學STM研究”，因取得包括發(fā)展了高分辨率ECSTM技術，固體表面分子納米結構的形成規(guī)律、可控轉化及機理研究，手性分析識別與組裝、非手性分子形成手性分子組裝體的機制研究等系列成果，而榮獲國家自然科學獎二等獎。
今年10月在南非召開的第三世界科學院院士大會上，萬立駿因其在表面和界面物理化學方面的基礎研究和突出貢獻，與另一名印度科學家分享了第三世界科學院化學獎。
在國家重大需求中尋找新的方向
在萬立駿看來，做科研就必須做得系統(tǒng)而深入，且有發(fā)展。現(xiàn)在，除了繼續(xù)把表面分子吸附組裝和反應研究工作系統(tǒng)深入地做下去外，萬立駿還有新的想法——積極探索電化學與納米科學交叉的新方向，希望能在應用基礎研究方面作出貢獻。
萬立駿舉例說，利用納米－微米復合結構的協(xié)調效應，以納米晶構成的微米結構，具有高比表面積和高活性，可以大幅度提高電極材料的性能。于是，針對當前能源電化學相關的電極材料研究中的關鍵科學和技術問題，他利用在電化學、納米科學和表面科學三方面所積累的知識，設計制備了多種結構新穎和性能優(yōu)異的電極材料。
針對鋰離子電池電極材料研究中的問題，萬立駿提出利用碳網(wǎng)絡穿插和碳膜包覆納米金屬或金屬氧化物納米顆粒的解決方案，形成復合電極材料，其中碳膜或碳網(wǎng)絡可以形成電子通道，減少電荷在電極間移動時的能量損失，可以大大提高電極中電荷的傳輸速率。目前，基于以上理論，他的研究團隊的成果已和企業(yè)簽訂合作協(xié)議，有望將來工業(yè)化生產(chǎn)。
“基礎研究要在國家重大需求中尋找研究重點，再將基礎研究的成果用于國家經(jīng)濟建設之中，這是每個科學工作者的職責和義務。”萬立駿說。