侯旭:“玩”科研原創“液體門”
2020年06月30日05:02

原標題:侯旭:“玩”科研原創“液體門”

侯旭:“玩”科研原創“液體門”

張茜

  用流動液體來造門,可能嗎?

  廈門大學的青年學者侯旭做到了。這種神奇的“門”,其實是他原創的一種“液體門控”膜材料。膜材料在諸如石油化工、清潔能源、污水處理、淨化空氣、化學檢測等領域已經得到廣泛應用,而侯旭提出的“液體門控”概念,為節能、穩定、成本低廉地控製與分離各種流體提供了全新思路,有望助力實現傳統膜材料功能和性能的全面提升。

  前不久,憑藉以上原始創新成果,以及社會公益科普工作的優異表現,侯旭榮獲了第二屆“全國創新爭先獎”的榮譽。

  年紀輕輕獲此殊榮,這名80後學者是如何做到的?

  “玩”科研是他的訣竅之一。他認為:“熱愛科研是科研人最重要的品質之一,做研究要有‘玩’的心態。只有喜歡自己的研究,才能夠充滿興趣和激情地‘玩’下去,才能夠持之以恒地將研究深入下去,否則很難做到極致。”

  侯旭從四川大學創新人才班本科畢業後,一路“玩兒”到了國家納米科學中心、哈佛大學。哈佛博士後工作結束後,儘管收到了國外頂尖科研機構的橄欖枝,他還是選擇回國發展,加入廈門大學,並組建了年輕的仿生多尺度孔道團隊,瞄準國家相關領域核心技術的需求方向,開展智能新概念材料的研發工作。

  該團隊最具代表性的工作之一,便是提出和發展了“響應性液體門控”的概念,並在國際上引領這一新方向。最近,他在全球前沿科技直播(iCANX Talks)上,分享了團隊的最新研究成果。

  無論是在宏觀還是微觀世界,“門控”都發揮著重要作用。宏觀世界里的“門”通常是固態的,比如防盜門、水管的閥門。微觀世界的“門”則千奇百怪,比如,人體內細胞膜上控製神經傳導的離子通道,就可以被視作是一種離子傳輸的“門”。而侯旭用液態分子做“門”的靈感,則來源於生物肺泡中的一種結構——庫氏孔。

  肺泡是一種由液體填充的組織,而肺泡上的庫氏孔可以根據周圍壓力變化進行彈性收縮,形成一種可以開關的孔道。當壓力較小時,液體會充滿孔道並將其密封,當壓力較大時,液體密封“門”則迅速打開,在液“門”開關之間,肺泡中的氣體便隨之被放行或阻擋在外。受此啟發,侯旭提出了“液體門控”的仿生概念。

  為什麼一定要創造一種仿生液“門”?侯旭介紹,很多場景都急需一種極度密封、光滑平整、穩定、靈敏的膜材料來做“門”,比如生物醫用導管膜材料、智能農業大棚膜,甚至包括重金屬汙染物與毒品快速檢測技術。而他的“液體門控”可以滿足需求,因為液體具獨特的優勢——無缺陷、可達到分子級平整,這使其動態密封性與抗汙性等功能遠勝於現有的固體材料。

  侯旭介紹,在微觀世界里,大面積的固體膜材料很難避免缺陷。這意味著,固體膜的門控很難百分之百阻隔微小物質的傳輸。比如氣體分子,就可以輕鬆穿過一個納米級的缺口。此外,固體膜材料上的缺口會造成途徑物質的殘留,積少成多,膜材料就會被汙染甚至堵塞,這正是現有污水處理、空氣淨化、海水淨化膜的痛點。

  “而液體的流動性可以使材料表面達到分子級的平整,液面沒有缺陷。這意味著當液‘門’密封時,即使是氣體分子也無法通過;當液‘門’打開時,通過的物質又可以暢通無阻、毫無殘留。而且由於液體做成的“門”對壓力的感知十分敏感,所以其靈敏度很高。”此外,為了抵消液體在宏觀狀態下不穩定的劣勢,侯旭巧妙地選用固體多孔膜材料來充當“門框”。

  “科學家需要想像力。”這是侯旭搞創新的心得。而他的發散思維,或許也和“愛玩兒”有關。

  侯旭是各種科幻電影和《人與自然》的忠實粉絲,喜歡從中汲取靈感。他也是個藝術愛好者,喜歡借鑒藝術家欣賞世界的角度與方式。另外,作為一個“貪吃”之人,他還特別鍾情於烹飪,擅長做涼拌兔丁、椒麻雞、水煮魚、回鍋肉……更值得一提的是,侯旭“玩兒”得很靈活,似乎隨時可以把各種思維融會貫通。

  同時,他也清醒地認識到,靈感可以放飛,但實現靈感必定離不開踏實、勤奮、嚴謹。侯旭說:“用心研究、耐住寂寞、實事求是、完美主義和天道酬勤,永遠不過時。我們應該感恩許許多多前輩無私的奉獻和教導,是他們為我們建設世界科技強國打下了紮實基礎、鋪平了道路。”

  在個人的成長軌跡上,侯旭還獲得過不少國際認可,包括被美國化學會《工業與工程化學研究》評為2019年“全球有影響力青年學者”之一,被國際純粹與應用化學聯合會遴選為全球青年化學家元素週期表第100號代言人……這些榮譽讓他更加明白,個人的收穫與時代的機遇密不可分,“只有祖國強大了,個人才能更好地發展”。

  “我們很幸運,能夠在祖國國力不斷強大的今天,為國家的科技事業發展貢獻自己的一份力量。”侯旭告訴記者,為了鞭策自己,最近他特意寫下幾句座右銘:“微納孔道藏世界,液體門控通乾坤,發展科技為民生,傳承奮鬥有我輩。”

中青報·中青網記者 張茜 來源:中國青年報

2020年06月30日 12 版

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