新時代奮鬥者 | “上海市五四青年獎章標兵”張琦:將實驗中每個問號都“拉直”
2019年05月04日10:07

原標題:新時代奮鬥者 | “上海市五四青年獎章標兵”張琦:將實驗中每個問號都“拉直”

人物名片:張琦

華東理工大學化學與分子工程學院2015級博士研究生

上海市青年五四青年獎章標兵

受訪者供圖(下同)

房間里,擺滿了各種燒瓶、試管,玻璃管內流淌著色彩各異的試劑,這裏看上去與普通的化學實驗室沒什麼不一樣,卻是上海高校內唯一以諾貝爾命名的實驗中心——費林加諾貝爾獎國際聯合研究中心。這裏,始終有一個年輕人的身影,他似乎永遠盯著試管在發呆。他名叫張琦,華東理工大學化學與分子工程學院2015級博士研究生,日前被授予上海市青年五四青年獎章標兵。

科學世界的追逐者

“學霸”一詞已經遠遠不能形容張琦的學術貢獻——從大二基於大學生創新實驗項目成果發表第一篇學術論文,到以第一作者身份與諾貝爾化學獎得主伯納德·費林加共同發表論文於《科學》(Science)子刊《科學·進展》(Science Advances)上,張琦至今已在國際SCI期刊上發表了24篇論文,其中第一作者9篇,論文被引300餘次,單篇最高被引50次,解決了多項國際前沿科學難題。

不僅僅是在國際一流學術期刊上的亮相,張琦的研究更注重實際應用、挑戰國際科技前沿。2016年,來自荷蘭格羅寧根大學的費林加教授和另外兩名學者因“分子機器”共同獲得了當年的諾貝爾化學獎。什麼是分子機器?有一個形象的說法:比頭髮還要細1000倍的機器。它的發現,帶來了無限的概念。可是,相當長時間內,如何使用“分子機器”,仍是科學家們攻關的難題。

大膽假設,精心設計,30個月的執著,20多步的有機合成,數千次的採集數據之後,張琦團隊終於成功地在實驗室中人工合成出新的分子機器——只有頭髮絲直徑萬分之一大小的人造分子肌肉。這也是我國科學家在人工分子機器這一諾獎領域里取得的又一個重大突破。

連接國家的科技夢

“作為一個年輕的中國科技人,要將自己的理想與國家的科技夢聯繫在一起”,這是張琦經常說的。他告訴記者,本科大二時的一次偶然,“我第一次感受到了什麼是化學研究,什麼是真正的實驗室。”從此,一株科研幼苗在張琦心底萌生。當時,他在化學學院劉金庫老師的指導下,申請了國家級大學生創新創業訓練計劃項目,並取得了“優秀”的結題成績。那時候,他一週兩到三天在相距40多公里的奉賢、徐彙兩校區間奔波,每天閱讀外文文獻,寒暑假一有空就到徐彙校區“加班“,一加就是一個月。回想起當時的那股“洪荒之力”,張琦眼裡流露出滿滿的自豪。

功夫不負有心人,經過20多次的修改後,張琦的第一篇SCI論文終於在化學工程頂級期刊 Ind. Eng. Chem.Res.發表,還收穫了2個專利。張琦回憶:“除了發表文章,這次挑戰帶給我更多的是,如何帶領團隊攻克課題難點,如何在實驗中‘化腐朽為神奇’。”

後來,張琦被保送進入了華東理工大學田禾院士、曲大輝教授的課題組直博,開始接觸超分子領域。與別人不同的是,他喜歡多領域閱讀並善於橫向比較,一有靈感就記錄下來,和導師就課題可行性和科學性進行深入討論,一旦產生共鳴,就立馬著手去做。

在做本科畢業設計的時候,張琦大膽假設,將兩篇上世紀80年代“塵封多年”早已失去關注度的“古老”文獻有機結合,讓“老樹開了新花”,重新設計併成功開發出了新一代光響應智能納米材料。這也使得他在博士一年級的時候,就以第一作者身份在國際頂級化學期刊Angew. Chem. Int. Ed.上發表了論文,讀博剛起跑就進入了最佳狀態。“我堅信沒有比腳更長的路,沒有比人更高的山。”張琦說,做科研只管攀登莫問高。

靈感來自奇妙的自然

張琦的科研靈感不僅來源於文獻,更來自於奇妙的自然。他熱衷於在大自然創造的生命體中找尋化學創造的可能性。當他瞭解到細胞中具有刺激響應行為的酶催化劑後,立即產生了一個大膽的設想:是否能在實驗室中,利用化學合成的手段創造一種催化材料,來模擬酶催化劑的可開關式的獨特功能?

經曆了多次失敗和總結,張琦成功地合成出一種智能催化劑——能夠像酶一樣催化活性可開關。這個獨特概念的提出,也吸引了多位國際同行科學家的關注。在一次國際學術會議上,有人問他是怎麼想出把催化劑“變活”的,張琦開玩笑地回答:“我細胞里的酶告訴我的。”

2017年,伴隨著費林加諾貝爾獎國際聯合研究中心在華東理工大學成立。諾貝爾獎得主費林加來到學校,給了張琦與大師合作的機會。回憶起費林加教授第一次來學校交流的情景,張琦說:“當時,我問教授是否有興趣去上海周邊逛逛,教授說自己的興趣在於工作,化學就是他的生活。”國際大師的言傳身教,又影響著張琦和他的每一位團隊成員。

不過,與費林加的合作,則源於張琦的一次“失敗”和他的努力。在一次合成實驗之中,張琦苦惱地發現,有類化合物總是傾向於自發變成不利於實驗結果的凝膠,而一旦這個“破壞因子”出現,就意味著實驗失敗。“塞翁失馬,焉知非福,不妨換個思維,看看這個反復出現的凝膠到底是什麼來頭?既然這類化合物這麼容易變成聚合物,能不能把它作為一種全新的聚合物材料使用呢?”

經過上百次提取、冷凝,數千次的反複試錯,張琦意外地發現了一類原始創新的超分子聚合物,它可以將自修復聚合物材料的斷裂伸長率這個指標提升到國際領先的150倍。這就是張琦以第一作者身份與費林加教授共同在《科學·進展》(Science Advances)上發表的成果。成果發表後,引起了學術界和工業界的爭相報導和評述,美國C&EN雜誌對其進行亮點報導,稱它將會推動粘附劑、自修復材料、可穿戴設備等多個重要領域的發展。

如今,張琦準備在博士畢業後前往費林加教授課題組進行博士後深造,繼續進行人工分子機器的研究。他立誌學成後歸母校任教,進一步助力聯合研究中心的發展和壯大,為國家的基礎研究增磚添瓦。

很多人問張琦,做科研、研究化學的秘訣是什麼,他簡單地說:“要善於發現化學之美。化學之美可以是一個分子結構,一張照片,一個概念。因此,每當想起一個好點子,或者觀察到一個實驗現象,我都會去思考這些能否展現化學之美,去真正地吸引讀者。”

新民晚報記者 張炯強

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