專注於有機化學研究,中科院理化所研究員叢歡——

“我要做不一樣的化學”(科技自立自強·青年科學家)

施 芳 吳健坤

2021年02月25日09:37  來源:人民網-人民日報
 

  叢歡在工作中。

  吳健坤攝

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  今年36歲的中科院理化所研究員、博導叢歡,專注於有機化學研究。近20年來,他的生活和事業與有機化學緊緊聯系在一起。在他眼中,在屢敗屢戰和反復思考中摸索出一條成功的路徑,體驗創造的樂趣,就是科研最大的收獲。

  “盯著屏幕上旋轉的分子結構,一天都不會覺得膩。”中科院理化技術研究所的一間辦公室中,一名穿著淺藍色套頭衫的年輕人指著電腦屏幕上的三維化學分子模型說。

  這個年輕人叫叢歡,今年36歲,是中科院理化所研究員、博導,光化學轉換與功能材料重點實驗室副主任。2018年,他帶領的團隊首次精確合成了共軛莫比烏斯索烴,並發表在國際學術期刊《自然·通訊》上,被評價為“大環合成領域令人印象深刻的重大進展”。

  “支持我走下去的,是對有機化學的喜愛”

  每當被問及為什麼研究有機化學,叢歡總是不假思索地回答:“好玩。”

  1999年,正讀高一的叢歡在化學競賽輔導課上結識了一群剛退休的大學教授,他們的講課中洋溢著對化學的喜愛。“老師最常挂在嘴邊的詞就是‘好玩’,講到興奮處時常手舞足蹈。”叢歡回憶道。

  漸漸地,叢歡迷上了有機化學。他加入了北京青少年科技俱樂部,在實踐中學習科研。在內蒙古錫林郭勒大草原上,頭頂炎炎烈日,年過六旬的中科院植物研究所研究員陳佐忠挖了一米多深的土坑,站在裡面給十幾個中學生講授草原土壤和植被知識。這一幕讓叢歡深受感觸:“這段經歷在我心裡種下了一顆科學的種子。”

  隨后的求學經歷中,這個年輕人的生活與有機化學緊緊聯系在一起。在2002年的全國高中學生化學競賽決賽中,叢歡為北京市代表隊榮獲一等獎,隨后進入北京大學化學與分子工程學院學習,此后還先后就讀於波士頓大學、麻省理工學院、加州理工學院。

  有機化學是基礎學科,又是實驗科學。實驗中遇到的獨立變量有很多,但為了得到嚴謹的結論,每次實驗隻能對其中一個變量稍加改變。隻有通過成百上千次的重復和摸索,才能夠找到最優的實驗條件。這份工作不僅異常枯燥,而且時常遭遇失敗。

  從事博士后研究期間,為了一個看似簡單的合成反應,叢歡曾經早出晚歸做了9個月實驗,但結果總不盡如人意,最終確認原因是反應產物不穩定。叢歡雖然不甘心,最后隻能停止這個課題。

  “支持我走下去的,是對有機化學的喜愛。”對叢歡而言,科研中最大的收獲與滿足,就是在屢敗屢戰的實驗和反反復復的思考中摸索出一條成功的路徑,體驗創造的樂趣。

  “抓住一閃而過的靈感,並通過實驗最終實現,這是常人難以體會的快樂。我時常用這份快樂來填補失敗的低潮,激勵自己去挑戰更難的目標。”在叢歡看來,做科研仿佛走迷宮,如果隻看到眼前的牆,難免會沮喪。隻有站在一定的高度,才能看到遠方的目標,引導自己堅定走下去。

  “競爭是創新的壓力,也是突破的動力”

  求學時成績優秀,31歲成為中科院理化所最年輕的博導、研究員……當被人夸贊“聰明”時,叢歡總是說:“搞科研,光靠聰明可不夠。”

  上學時,叢歡常常會提前規劃出下一周的日程,甚至具體到時段。難得的是,隻要列了計劃,他一定會按時完成。

  工作以后,每天的事情越來越多,再加上科研工作的不確定性,叢歡無法詳細規劃日程,但對於自己和學生每天的工作仍會列出計劃,並且根據重要性、緊急性等因素對事情的優先級別進行劃分。辦公室的一塊大白板上,展示著課題組最新的進展,細致到每一名學生的名字、任務和進度要求。“叢老師是一個特別仔細、計劃性很強的人。”中科院超分子化學課題組科研助理趙宏麗說。

  受益於講條理、善規劃的好習慣,盡管工作千頭萬緒,叢歡總能有條不紊地完成,甚至未來3到5年的科研工作也早有規劃,他稱之為“打仗的戰略圖”。

  在學生的印象中,無論多晚離開實驗室,叢老師辦公室的燈都亮著。“科研工作競爭激烈,特別是公認的重要課題,往往有很多研究小組同時在做。很多時候,如果不是第一名就輸了。競爭是創新的壓力,也是突破的動力。”叢歡說。

  大環分子是具有納米尺度的環形化合物,是超分子化學的重要組成部分,幾十年來一直處於基礎研究的最前沿,也催生了兩次超分子化學領域的諾貝爾獎。“我要做不一樣的化學。”叢歡把自己的研究方向定位在大環分子的合成與組裝,借助有機化學精准合成的優勢,他希望不久的將來利用具有特色結構的大環分子作為“積木塊”,以原子精度構建一系列新型納米功能材料。

  “科研要契合國家需求,這是‘國家隊’的義務和責任”

  2015年5月,叢歡回國后到中科院理化所就職,在他眼裡,“這不僅是回國,更是回家!”

  “我們趕上了好時候,從國家到院所對青年人才越來越重視,提供了讓科研人員施展才華的空間和全方位的支持。”叢歡說,更為重要的是這裡有濃厚的科學氛圍,有各領域的一流專家,還有全世界密度最大的高精尖儀器群。

  近年來,叢歡在功能大環分子方面取得了一系列重要的科研成果。帶領著平均年齡26歲的團隊,叢歡陸續創造出一個又一個結構“好玩”又具備獨特性質的新奇分子:可以擴張和縮小的共軛碳納米環、分子莫比烏斯帶組成的套環、在外界刺激下發光顏色變化的分子領結、光熱控可逆的水下膠水……“有機化學是一門傳統學科,現在中國科學家的學術貢獻越來越多。”叢歡自豪地說:“有兵有將,還有好兵刃,一定能出好成果!”

  如果說,叢歡最初熱衷於“玩”化學,那麼他現在的科研思路有了很大轉變,“科研要契合國家需求,這是‘國家隊’的義務和責任。”

  除了參加學術會議、與高校院所合作,他還不時同各行各業的人跨界交流。“醫生、警官、高鐵工程師等從業者的需求都可以催生靈感。”叢歡感嘆道:“我們稍微轉身,就是一片新天地。”

  喜歡唱歌、動畫、美食……生活中的叢歡是學生眼中的陽光“大男孩”,可工作中的他卻是不折不扣的嚴師。“我們都說叢老師有火眼金睛,許多細小的差錯都看得出來。”毛亮亮是叢歡指導的第一名博士生,有一個課題做了3年,“過程挺艱難的,叢老師不斷地鼓勵、幫助我,但標准毫不放鬆。”

  深受學生時期的影響,叢歡對科普活動也滿懷熱情,如今每年都邀請中學生來實驗室進行科研實踐,“我一年招一兩個研究生,干到退休隻能帶幾十個學生。科普活動受眾數以萬計,如果能讓其中1%的人最終愛上化學,也是很有意義的事。”

(責編:劉沛然、陳明菊)

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