闻雁回首，饮水思“源”

赵东元

在中国知网里，我其实有两个中文名字：1998年以前，我叫赵东源，“源”是水源的源；受汉字简化的影响，1998年以后，则成了现在大家知道的赵东元，“元”是元旦的元。此次张希嘱我写几句话，与读者特别是年轻人分享一些经历和感想。想来想去，关于“赵东元”和他的团队，这些年网上已多有报道；倒是那个较少被人提起的“赵东源”，那个从吉大出发、后来又远行海外求学的年轻人，似乎更值得在这里说一说。既然如此，不如借闻雁集的宝地，饮水思“源”，来说说“赵东源”的故事。

图1 1980年，刚刚踏入大学校园于成人网站 老校门口留影

1980-1987：从吉大出发

1980年，我参加高考。那是高考制度从恢复到基本定型的一年。填志愿时，我一门心思就想学化学，5个志愿填的全是化学专业，只是学校不同。听同学家长说，成人网站 的化学系非常好，有著名化学家唐敖庆教授，我就把吉大作为第一志愿。当年是高考成绩出来后报志愿，我的化学、数学成绩都是区里状元，物理也得了90分，总分比吉大录取线高出近20分，如愿被吉大化学系录取，很开心。说来也有些不好意思，当年我的语文刚刚及格（60），后来虽然写学术论文我还算得心应手，但让我写点论文之外的文字，常常还是踟蹰难下笔。如此次，也是张希几番督促，我才勉强交了作业。

吉大化学系那时有七个专业。我们1980年入学时，一部分同学就已经确定了专业方向，分别进入物理化学、环境化学和生物化学等班级；其余同学，包括我在内，则先归在大化学专业，等学习两年半后再分流到无机、有机、分析和高分子化学四个专业。那时分流并不像现在这样充分尊重学生意见，辅导员有相当大的决定权。结果，我被分到了无机化学班。说实话，当时我心里是很有意见的，情绪也不小，因为我原本最想学的是有机化学。那时我把邢其毅、莫里森教材里能看到的反应和习题几乎都做了一遍，只觉得有机化学太有意思了：通过官能团的转换，竟可以创造出各种各样的新分子。在我看来，这几乎就是化学最迷人的地方。

图2 1982年，分班前80三班班级合影留念（作者：第一排右三）

但如今回头看，我其实是很幸运的。我们那时候不像现在的学生，视野那么开阔、信息那么充分，对于平台、重点实验室，也几乎没有什么概念，所能做的，无非是先把手头的学问学扎实。其实，成人网站 无机化学是极好的，有着深厚的底蕴，无论教学还是科研，都传承有序。老一辈有关实之先生，往下有徐如人、庞文琴、杜尧国、曹锡章、屠昆岗、刘学铭、裘式纶、宋天佑、岳勇、霍启升、孟宪平，现在有大家熟知的冯守华、于吉红、徐家宁、肖丰收、陈接胜等一批优秀学者和教学名师。我进入无机班后，接受了非常扎实的训练，这为我后来从事无机合成研究打下了坚实基础。母校后来给过我一份当年的成绩册复印件，如今再看，其实我当时的无机成绩确实相当突出，也就能理解为什么会被分到无机班。当时给我们上无机化学大课的是屠昆岗老师，考试难度很高。一个年级七个班、两百多人，能考到90分以上的不过十来位。我第一学年的无机化学考了93分，第二学年的元素化学考了99分，都是全年级极好的成绩，后者更是全年级最高分。现在想来，我对元素化学是真心喜欢，而这种兴趣也深刻影响了我后来的科学研究和教学。合成化学最核心的问题之一，就是怎样理解和利用元素及其化学性质，去设计新化合物、构筑新结构、新物质。吉大无机化学训练给予我的，正是这种看待化学科学的方式和方法，让我终身受益。后来我在复旦大学讲授普通化学时，之所以能够较为从容、信手拈来，和当年在吉大打下的这份基础，有着直接关系。

图3 1985年，进入研究生学习阶段在成人网站 老校门口留影

我的本科毕业论文自然就在无机化学教研室开展，进入曹锡章老师组，跟着牟西海师兄。那是我真正进入科学研究的开始。我们当时做的是氨基尾式卟啉铁配合物合成及其性质，卟啉铁是血红素的活性中心，其轴向配位影响和性质很有研究价值。那时候条件非常有限，我们做四苯基卟啉衍生物的合成，很多试剂买不到，基本都得从头来制备合成。18元环的卟啉化合物形成产率低、溶解性差、杂质多，做起来非常苦。为了拿到足够的产物，我一口气在理化楼地下室大实验室里架上一排3000 mL的圆底大烧瓶（已经是当时实验室里能找到的最大容器了），同时开十来个反应，反应完了再用十几个大柱子逐一分离。这个合成需要用到大量的冰醋酸作溶剂，整个地下室里弥漫着醋酸味，我全身也总带着酸臭味，到食堂打饭，别人都躲着我。冰醋酸是用来溶解苯甲醛的，接着还要加入吡咯，二者反应放热很大，如果加料太快，溶剂容易爆沸。有一次我们就因为操作不慎，导致反应液喷出起火，还好及时处理，人也没事。其后我给父母写信报平安，说道，我在吉大实验室里“积累些经验”，其实是灭火的经验。这个阶段的工作后来发表在当时国内化学领域顶尖刊物《化学学报》上。这是我人生第一篇科学论文，对我鼓舞非常大。放在1984年来看，本科生能在那样的刊物上发文章，是很不容易的。

图4 1984年，写给父母的家书

我顺理成章留在曹锡章老师组读硕士，由修正坤老师、牟西海师兄、张奇师兄带着我。开始时，搞研究一窍不通，像个愣头青。不懂就跟师兄学，那时我像“跟屁虫”一样跟着师兄，吃饭、做实验形影不离。张奇师兄硕士要毕业，那时候没有打印机，论文是在论文纸上手写的，我就帮张奇师兄一字一字抄写成字迹工整的硕士论文，现在那本手抄论文还保留着。师兄们毕业了，我就自己摸索。那段时间赶上曹老师去日本进修，很多时候我是跟着整个无机教研组，包括徐如人老师、庞文琴老师的团队，一起学习讨论。所以其实从那时开始，我就对分子筛、多孔材料特别熟悉。曹老师虽在国外，但我们一直保持书信联系，我汇报进展，他给出意见，一来一回的。那个年代联络都靠书信，慢是慢点，好在大家没那么急躁，神奇的是，这也并不影响产出。基于硕士期间的工作，我前前后后与曹老师发表了五、六篇中文期刊论文，放在现在也算很高产的了，虽然当时论文普遍较短。曹老师有几点特别好，课题很清晰，每个人做什么都有很好的分工安排。曹老师团队当时在卟啉功能化、电化学研究方面都有很好的基础。今天大家常讲“双碳”，其实在那个年代，基于卟啉研究，曹老师就已经在思考二氧化碳转化、还原的问题了。卟啉与维生素B12、叶绿素等的活性中心都是四吡咯类结构，叶绿素能通过光将二氧化碳还原，受此启发，曹老师想着能不能利用卟啉类化合物通过电化学途径还原二氧化碳。因此，组里有人专门做卟啉电化学、二氧化碳电还原，而我的任务则是考察引入尾链后的卟啉对中心铁离子轴向配位的影响，包括它与氧气、一氧化氮、一氧化碳、二氧化碳等分子以及一些有机配体的配位性质和电化学行为。这么想来，我们当时关注的问题是比较前沿的。

图5 1987年，与曹锡章老师合照

图6 师兄合照（从左至右：关有生、张奇、郑国栋）

图7 1987年，硕士研究生毕业论文

研究生阶段我有一个很强烈的感受，学科界限已然不分明，虽然我身在无机教研室，但我合成卟啉化合物依赖的是有机合成的基础，理解卟啉铁配位需要无机化学的知识，测试理化性质又离不开各种分析和物理化学的方法，至于研究它与不同客体的复合，从今天角度看，就是超分子科学的范畴。反正，那个时候我们遇到不明白的，就去如饥似渴地查文献，补知识；遇到问题，就想各种办法来解决问题，真正是在“干中学”。我印象很深的是，当时我们想用吸收光谱原位跟踪卟啉电催化CO₂电化学还原的过程，如果把普通电极直接插进去，就会遮挡光路。于是大家便琢磨，能不能做一种很密的网状电极，既能施加电压，又能让光透过。那时不像今天，很多东西都可以买到或找人定制，只能自己想办法做。我有一个79级的师兄郑国栋，是浙江人，早年做过木匠，手艺活特别厉害。他把头发丝一般细的金丝拴在米粒上，然后一根一根缀到篦子上。篦子现在用的少了，可以把它想作是齿非常密的一种梳子，旧社会人们洗澡少，头上容易生虱子生头皮，用篦子一梳就把它们清掉了。把篦子架好、金丝垂落，再横向穿上另一组金丝，就像织布一样，最后竟真做成了一张精巧的金网电极，令我叹为观止。在那样环境里，跟一群优秀有趣的人在一起，很开眼界，也极大地拓展我动手能力和解决实际问题的思路。

图8 1987年，硕士研究生毕业合照（作者：第三排右三）

图9 1987年，硕士研究生毕业班级合照（作者：第一排右二）

无机教研室有很浓的集体氛围。印象最深的是我们的篮球队，导师和研究生们都很喜欢参与。曹锡章老师一米八几的个头，是很厉害的前锋；徐如人老师十分灵活，是优秀的后卫。研究生里高手也多，我现在能想起名字的就有赵大庆、张国宏、冯少光、张奇、蒋志平、关有生、母瀛这些师兄，都是很厉害的球员。教研室联赛里，我们无机篮球队几乎年年是冠军。我自己不打球，个子矮，水平也不行，但特别喜欢看，在场边当啦啦队，特别有集体荣誉感。那时，我们无机教研室的研究生数量算是最多的，77、78、79老三届加上我们80级升学上来的，大概有20来人。在那个研究生很稀有的年代，这样的规模在全校已是相当可观，和现在比当然就不算多了。人少有人少的好处，师生之间关系格外密切，很像一个大家庭，彼此之间有事都会互相帮持。比如我们无机界的元老、国家二级教授关实之先生病重时，研究生们排着班，轮流去医院陪床照顾，大家都觉得这是很自然、很应该做的事，放到今天，恐怕已很难想象。说到关先生，我们要感谢他主导设计了理化楼。那座楼承载了我们许多吉大化学人的难忘记忆。我当时就在323室，直到今天，还清楚记得进理化楼后该怎么走，以及在323日日夜夜挑灯奋斗和欢歌笑语的美好时光。

图10 1987年，与老师及同学合影（左：研究生支部合影，第三排右一为作者；右：无机研究生与曹锡章老师课题组合影，第二排左三为作者）

图11 1987年，左：与无机研究生班同学合影（左起：赵大庆、赵东元、葛颖、栾力、洪申才）；右：硕士论文答辩

1987-1990：磨炼与独立

我的学士、硕士和博士学位拿的都是成人网站 的理学学位，不过博士阶段的大部分工作，实际上是在大连化物所完成的。这其中有一段特殊的缘由。曹锡章老师一生有一个遗憾，就是始终没能成为博士生导师，因此我也无法继续跟着他读博。当时成人网站 化学学科中，催化方向由于蔡镏生先生早逝，整体力量相对薄弱一些；但催化又是化学中极为重要的专业领域。为加强这一学科方向，学校专门聘请了四位校外催化专家担任化学系兼职教授，联合培养博士生，他们分别是北京石科院的闵恩泽、山西煤炭所的彭少逸、大连化物所的郭燮贤，以及长春应化所的吴越。前三位当时都已是学部委员，吴越先生也是国内极有影响力的催化专家。在这样的背景下，我考取了郭燮贤先生的博士研究生，在成人网站 这边的联合导师则是徐如人老师和王国甲老师。按当时联合培养博士生的一般做法，虽然课题是联合培养，但多数学生还是以在吉大做实验为主。只是郭老师那边催化研究实力很强，却缺少能够合成分子筛材料体系的人，因此他希望我到大连去开展课题。于是，87年博士入学后，我先在吉大完成了一部分博士课程，到年底便去了大连化物所。此后几年间，我虽然也时常往返吉大，但大部分时间还是在大连开展研究。最后，我的博士论文答辩也安排在大连化物所进行，徐如人老师作为联合导师，还专门带着吉大课题组的老师和同学到大连参加我的答辩。

图12 1987年，与王国甲老师及肖丰收师兄在大连合影

郭老师交给我的课题，是制备当时刚兴起不久的柱撑粘土催化剂材料。1978年左右，国外开始报道用较大的无机多核离子作为“柱子”，将层状粘土撑开，从而形成较大的孔隙；如果这些柱子同时带有酸性位点，就有可能赋予材料催化活性。与经典分子筛相比，这类柱撑粘土具有更大的孔道，有希望让体积较大的分子进入，因此被看作是一种很有潜力的催化重油大分子裂化的材料。国外的前沿进展传到国内总有一定滞后，到了1987年前后，国内大概也只有北京石科院的闵恩泽老师等少数人开始关注这一方向。石油催化始终是大连化物所的重要研究领域之一，郭老师对这一方向非常敏锐，因此把这个课题交给了我。但课题组里当时并没有人真正做过这类体系的合成，我只能靠自己一步步摸索。好在此前在吉大无机教研室耳濡目染，积累了一些关于无机分子筛制备与表征的基础知识。说实话，起初并没有想着怎么“创新”，而是先老老实实按文献去做，学习如何合成羟基铝十三聚体，然后插层到粘土中，尽量重复前人的结果。做得多了，文献读得多了，我慢慢生出一些自己的想法。这个十三聚体是在一个铝氧四面体的外围排列十二个铝氧八面体，跟杂多酸结构相似。我当时想：能不能把其中某个八面体位置换成镍、铬、铁等过渡金属离子？如果可以，或许就能调变柱离子的酸性，进而调变材料的催化活性。到这个时候，我在吉大本科阶段打下的元素化学底子就派上用场了。沿着这个思路，我引入了多种不同的元素组合，并系统考察了这些体系对芳烃催化裂化的性能。科学研究可以设计体系，但没法设计结果。比较遗憾，经过大量实验和测试，我们最后得到的结论是催化性能的确有提升但并不“理想”：这类体系整体酸性偏弱，结构稳定性和孔道有序性也都不够好，并不是最合适的催化裂化材料。可也正是这些“并不理想”的结果，让我逐渐把注意力转向了介孔这一特殊的尺度，并在有意无意之间影响了我后来的研究走向。

关于孔的分类和命名经常给初学者带来很多疑惑：微孔（micropore）不是指微米尺度的孔，而是指孔径小于2 nm的孔，这类孔只能容纳很小的分子，对大分子反应物不友好，经典的分子筛大都属于这类；大孔（macropore）是指孔径大于50 nm的孔，此时孔是个快速的传质通道；介于两者之间的孔径范围（2 ~ 50 nm）称为介孔（mesopore），可以允许较大分子进入，并且有毛细凝聚现象，即使在很低的蒸气压下，分子也能在孔中凝聚。所以重油裂解就特别关注具有这一尺寸结构的多孔材料，不过当时人们还没有“介孔”这个概念和意识，甚至现在的中文提法还是我后来建议从“中孔”改成“介孔”的。1978年国外报道的柱撑粘土，孔径并没有超过2 nm，但是我自己尝试一些体系后，可以把孔径做到2 ~ 3 nm之间，这已经进入了介孔的范围。只是柱撑粘土是个相对无序（类似房间建筑的方形孔道）且尺寸分布宽的体系，孔道其实受限于最小的尺寸或瓶颈，可以说正是基于这种认识，让我后来对发展有序介孔材料情有独钟。

郭老师是一位非常有想法、也始终努力跟紧国际前沿的科学家。他外语很好，组织过多次中日美催化会议，让我们这些学生有机会近距离接触国际上的催化大家。他也给了我出国参会的机会。要知道，在那个年代，出一次国、参加一次国际会议，不是容易的事。我在会上汇报了前文提到的一些工作，那是我第一次参加国际会议，真切感到国际学术圈并非遥不可及，自己的研究完全可以在这个更大的学术坐标中被讨论和检验。在这样的氛围中，博士阶段我有一个重要进步，就是开始能够在外文学术期刊上发表论文，其中一篇还发表在美国化学会的 Inorganic Chemistry 上。对当时的我来说，这是一件相当了不起、也极受鼓舞的事情。

可以说那段时光，真正培养了我独立做科研的能力。一方面，我独自摸索合成，一方面向身边人学习了很多催化理论和表征方法。大连化物所的催化测试仪器是相当的完备，而且各种零部件也非常齐全，几年下来，各种仪器我不仅会用，还会修，比如色谱什么的出问题了，都是我自己拆开来修好。这些不是别人一条条教会我的，而是在那个环境里被逼着学会：怎么读文献，怎么独立判断，怎么自己解决问题，怎么从一个现象里找到真正值得深入的科学问题。讲到这里，有些心得与研究生们共勉：导师固然重要，但大多导师能做的是把我们带到前沿、带到巨人的肩膀上；剩下的，还是要靠自己。科研不是单纯干活，它更关乎思维、概念、规律、认知，关乎如何提出问题，又如何把一个复杂课题拆解为一个个可以攻克的小问题。

图13 1990年，郭燮贤老师对博士学位论文的审议意见

图14 1990年，博士学位证书

1990-1995：走向更大的世界

博士毕业我开始萌生出国做研究的想法。其实我的很多同学在硕士毕业的时候就出国读博士了，我同宿舍四个同学（王清民、洪申才、阚子义和我）里就我留了下来。我当时并没有想得很清楚，甚至一度非常抵触当老师。我们大学时，虽然主讲的老师们一个个都很厉害，可当时很多辅导员是工农兵大学生出身，专业水平和做事方式真的不敢恭维，我并不想和他们做同事。读博士时就抱着边做边看未来还能做什么的想法。虽然我一直打心底喜欢研究，但不确定自己是否有这方面的才能，直到硕博期间成果不断出来，我才比较自信，确定要走上科研这条路。既然决定了，出国深造就是一个很自然的选择。1990年博士毕业，我先申请分配到化工部直属的沈阳化工学院工作过渡（现在改名沈阳化工大学）。正好我的家就在沈阳，我就在那里边做工作，边申请国外的学校。

1992年，我得到了去加拿大里贾纳大学做访问学者的机会，“里贾纳”不是“锂钾钠”，是女王（Regina）的意思，那个大学当时刚成立十几年。他们看上了我的分子筛合成背景，希望我能帮他们把高锰酸钾、重铬酸钾之类的氧化剂负载到分子筛上，去做烯烃或醛类的选择氧化。那对我来说太轻松了，上手很快，在那总共待了十个月左右，我们一起在Journal of Organic Chemistry (JOC)、Synthesis、Tetrahedron等期刊上发表了多篇论文。加拿大是移民国家，生活很舒服诱人。合作老师 Donald G. Lee 对我也很认可，希望我能留下来。尤其，当我收到了以色列魏茨曼研究所的博后offer后，Donald 对我更是动之以利，晓之以理。从理上，他说以色列老在打仗，谁也不知道会不会再来一次中东战争，巴以矛盾也时好时坏的，太危险了；从利上，加拿大导师拿着计算器换算汇率，说以色列那边给你多少数，我就在这个数上再加两千。魏茨曼研究所给我开出2万左右博士后薪酬，具体币种和数字我已经记不清了，而我当时是访问学者，一年大概只有一万多加币补贴，还得是竞争才能突显我们的价值。这个选择对我来说并不难做，从最早的《化学学报》到Inorganic Chemistry、JOC，我那个时候成果的数量和质量以及科研的能力和自信一直是一种持续上升的趋势，下一步决心就是要去更高水平的平台，去能把科研做得更深、更高的实验室。不怕大家笑话，我那个时候一直有一个朴素的梦想，在美国化学会的Journal of the American Chemical Society (JACS)上发表一篇论文。

图15 1994年，在以色列与导师Daniella Goldfarb教授及同学合照留念

1993年12月，我来到以色列魏茨曼科学研究所，在 Daniella Goldfarb 教授组里工作。Daniella 做的是化学物理，是电子顺磁共振（EPR）技术的专家，尤其擅长时域（time domain）EPR，可以跟踪电子自旋体系随时间的变化，她后来还担任过世界磁共振学会的主席，去年（2025年）刚退休，1月份我还专门去雷霍沃特给她庆贺。到了以色列以后，我第一次非常直接地感受到什么叫真正的理论训练。那边很多犹太人真的是拿一张纸、一支笔，在那儿推理论、做傅里叶变换、从时间域信号推到频域信号，把脉冲、跃迁、弛豫这些东西讲得非常清楚。我当时就感觉到，我在理论上和他们相比有巨大的差距。不过，说到动手合成实验方面，他们确实比较欠缺。合成我在行，于是又成了我在那里的工作切入点。他们当时想做三元催化剂的替代材料，尝试用便宜一点的氧化锡负载铜去部分替代贵金属催化剂，把CO高效氧化为CO₂。为了揭示催化机理，要用EPR来跟踪铜物种的演化，这就要求把体系中的氯离子去除干净，因为氯离子的两个同位素会影响目标物种的顺磁信号。氯离子是在用四氯化锡与氨水溶胶凝胶生成氧化锡时引入的，他们花了几个月都找不到洗干净氯的办法，我去了以后用一周就帮他们做到了。这方面我是很有感觉的，先调条件让沉淀慢一些，尽量结晶，就可以把大量氯从晶格排出去，然后洗涤的时候稍微加热，表面吸附的氯也就能更好的洗脱去。这件事也让我更明确了一点：虽然我理论上不如他们，但合成上我有自己的长处，扬长避短是我在博后期间的主要策略。

除了帮以色列组里做一些特殊体系的合成外，我大多数注意力都转到了有序介孔分子筛的合成上。1992年对于介孔领域是里程碑式的一年，美孚（Mobil）公司那年连续在 Nature 和 JACS 上发表了两篇重磅文章，报道用六方柱状相的液晶做模板合成有序介孔铝硅酸盐(MCM-41)，孔径可以从1.5 nm左右的微孔调到10 nm左右的介孔。我读了文章以后大吃一惊，类似的条件我博士的时候也尝试过，太熟悉了，我怎么就没发现呢？我赶紧跟 Daniella 说想试一试制备一些介孔，为了和她组里的研究方向契合，我特地选择有顺磁信号的锰硅酸盐来做。先制备了MCM-41的介孔锰硅酸盐，主要是模仿美孚公司的方法，所以创新性一般。但紧接着我就合成MCM-48，具有双连续的三维孔道网络。当时很少人能合成MCM-48，它的液晶模板对应着体心立方相（Ia3d），制备条件窗口很窄，我多年的合成经验给我带来了很好的直觉和灵感，很容易就摸出了合适的合成条件，并且在加有其它金属离子的时候我还是能合出来，这一点我非常自豪。那个工作做得很快，我是93年12月份到的魏茨曼研究所，95年1月就发表在Chem Commun上，是我在那里发表的第一个工作，引用蹿得很快，他们做理论的很少有这么高的引用。Daniella 从此知道我合成确实厉害，就让我放开了做，又一起发表了几篇介孔合成方面的工作。

美孚公司的人提出介孔的认识是很厉害的，据说这个认识的产生与 Galen Stucky，也就是我的最后一个博士后老板有关。Galen早年在杜邦公司研究固体材料和晶体结构，后来加入美国加州大学圣芭芭拉分校继续从事固体材料的研究，是当时分子筛等无机材料制备和表征方面公认的专家。据说，美孚公司曾邀请 Galen 作为顾问专家一起研讨观察到的数据结果，Galen 提出可能对应着更大尺寸的结构。这层窗户纸一被捅破，美孚的人很自然往模板剂的模型联系，后来提出并验证了MCM-41介孔合成机制。到91年末，他们的专利里就开始用 mesoporous 来描述结果，说明那个时候他们已经清楚了。美孚公司发现这个结构后立刻将各种催化都试验了一通，结果与我博士时候类似，体系酸性很弱，没有很好催化性质。而公司的人对发表论文并不怎么感兴趣，所以他们没有跟进太多。但是Galen对这个领域是非常敏锐的，认为介孔分子筛结构的合成方法学本身就有极大的价值，于是将大量人力投入到这个方向，从93年到96年，他的课题组爆发式地报道了大量的介观（mesostructure）或介孔（mesoporous）结构的研究，是 Nature 和 Science 等顶尖杂志期刊上的常客。

那段时间，Galen课题组吸引了全世界想从事这方面研究的优秀博士和博士后。比如，徐如人老师的博士霍启升，那期间就在Galen组做博士后。霍启升是79级入学的，也是吉大本硕博，大家喜欢叫他“小伙”，我也跟着叫着好玩，虽然他实际比我大一届。我俩都是92年左右的时候出国深造，保持着一些联系，他直接去了Galen组，在那待了6年，做了大量非常好的介孔合成的工作。“小伙”后来以高层次人才引进回吉大母校，还做过一段时间无机合成与制备国家重点实验室的主任，后来查出肺癌去美国治疗，2017年过世，真是天妒英才。

我在以色列的时候就想，做介孔研究还是得去Galen这样顶尖的合成课题组，才能一展所长。我就写信给Galen申请博士后，他的组那个时候门庭若市，暂时没有多余经费招收我，要再等等。好在 Daniella 很支持，让我人先去美国，走一步看一步，于是她把我推荐给她原来在休斯顿大学的博士后导师 Larry Kevan，也做EPR在沸石分子筛上的应用研究。于是95年12月，魏茨曼合同到期后，我就到了休斯顿。在Larry那我依然是合成各种分子筛和介孔材料，经过魏茨曼研究所的训练，我对EPR技术也已初窥门径，所以经常在这些材料中掺杂一些带有顺磁信号的物种来探测机理和功能。这段时间我在合成方面继续做了一些创新。经典的沸石分子筛是硅铝酸盐骨架，其实Al和P的组合在平均价态上可以替换两个Si，因此有人把分子筛从硅铝酸盐拓展到不含硅但偏电中性的磷铝酸盐。我就想能不能把它做成介孔？于是，我在领域里第一次报道了介孔结构的磷铝酸盐的制备。我在休斯顿待了不到1年，与Larry一起发表了7篇文章。Larry自己写作能力极强，对我们要求也高，专门给我找了资料学习如何写作。现在回头看，这反而是我在休斯顿的最大收获，大大加强了科研表达和学术写作。

1995-1998：介孔中的蜕变

刚刚提到霍启升，不得不说吉大培养做分子筛的人是真厉害，他会琢磨这里面的合成问题，发现调制好前驱体和模板剂（表面活性剂）以及抗衡离子的静电库伦平衡是合成有序介孔的关键。他尝试了各种结构的阳离子表面活性剂，有单头单尾的、单头双尾的、双头双尾的等等，都符合这个猜想。更重要的是，以前人们合成介孔是在碱性条件下，现在用“小伙”的策略可以把合成过渡到酸性，原来在碱性条件下不稳定的金属氧化物，现在可以在酸性下来参与合成，于是各种各样过渡金属元素都可以合成介孔结构。这个1994年发表在Nature上的工作做得太好、太全面了，以至于接下来大家都不知道该做什么了。科学研究其实特别喜新厌旧，把容易的事都做得差不多了，进展慢了，许多人开始陆续离开了，但也给了我新的机会。有一天，我的内应“小伙”霍启升悄悄给我消息，说Galen有钱啦！我一听赶紧申请。1996年底，接到正面答复后，我把家当往车上一塞，一路向西，驾车二千五百公里，从德州休斯顿出发，来到让我人生蜕变的地方—加州圣芭芭拉。

图16 1996年，初到美国留影

我去做什么呢？当时，“小伙”继续在设计和拓展各种各样的阳离子表面活性剂，以此来构造新的相、新的结构。我不能跟他做重了，所以我想试一试非离子型的表面活性剂。这个想法95年的时候其实已经有人做过了，密歇根州立大学的Thomas Pinnavaia团队在Science第一次报道用非离子型表面活性剂做出的介孔。孔尺寸最高做到5.8 nm，确实是介孔，但是衍射只有一个大峰，他们的解释是“蠕虫状”胶束，有序性没有那么好。我仔细研究了他们的工作，发现他们可能对硅的溶胶-凝胶（sol-gel）化学并不熟悉，在中性条件下做的反应，很难控制好凝胶过程。而之前结果证明，“小伙”用正硅酸四乙酯（TEOS）作为单体硅，在酸性条件下，溶胶-凝胶控制得非常好。所以，我就开始仔细研究硅的溶胶-凝胶化学，读了很多书，比如Jeffrey Brinker的《Sol-Gel Science》等，自此对溶胶-凝胶过程理解越来越深。在酸性条件下，TEOS倾向于线性连接；碱性条件下，可以多臂反应，形成交联结构，总之，我得出的初步结论：要合成出有序介孔氧化硅一定要在酸性或碱性条件下做。

有了思路，我就开始试。用非离子表面活性剂先试碱性条件，根本不沉淀；再试酸性条件，一下就析出来东西，而且非常之有序。我当时把可以买到的聚氧乙烯醚类的非离子表面活性剂都试了遍，效果都很好。虽然这已经算是很大的突破了，我当时想能不能把孔再做大一些，就想到了嵌段共聚物。BASF公司有商品化的PEO-PPO-PEO，叫Pluronic，我就给BASF写信要一些“free sample”。企业与我们对于“一些”的理解有数量级的差别，他们给我寄来了大量各种Pluronic样品。我立刻做与小分子表面活性剂类似的尝试，结果试了几次都不行。疑惑之下，我就开始查各种资料，比如《Non-ionic Surfactants》，看到相图，Pluronic P123在低温下相区少，到高温反而出现各种相，我若有所悟。PEO与PPO的区别在于与水的氢键作用不同，PPO多一个甲基可能减弱片段与水的作用。之前的合成我一般在室温进行，水的作用差异不明显，我能不能加点热，这样与水作用弱片段应该会先变疏水而析出。我就用普通的烧杯，加热到35度。哇！测量产物得到的衍射峰极其尖锐有序。孔径达到7 nm左右，没有美孚公司报道的10 nm大，但其实他们只有加了油（三甲基苯，TMB）填入疏水相后，才能得到膨大的介孔。而我还什么都没有加，我后面一加入油剂，孔径就到了30 nm！再后来，随着我们理解的深入，我不添油也可以达到10 nm以上。

很怀念那段时光，非常纯粹和专注。遇到一些问题，我每天就是想啊又想，找解决的办法。有时候，突然想到一个好主意，整夜整夜兴奋得睡不着觉，就想立刻去验证。有段时间我每天早晨5点开车去实验室。美国实验室即使条件很好，磁力搅拌器和反应釜还是很贵的，数量有限，一个人就几个。我想测试多个平行条件，就把别人的搅拌器“偷”拿过来用，反正他们早晨8点、9点才到，我5点就来了，等他们到的时候，我的样品都搅完放到反应釜里去了，那边搅拌器就已经放回原处了，他们并不知道发生了什么。美国实验室当时24小时亮灯开放，这点对我是很便利的。

图17 1998年，在美国加州大学圣芭芭拉分校做博士后与Brad Chmelka 教授，和当时Galen Stucky组内成员、博士后：卜贤辉、冯萍云和Angela Belcher教授等在实验室合照

我那个Pluronic三嵌段共聚物的工作，1998年发表在Science上，从投稿到接收两个半月，就是很多人熟悉的SBA-15，随后同一年又把最早做的其他非离子表面活性剂的成果发表，实现了在JACS发文的梦想。我们这个方法和体系的好处就是条件普通的不能再普通，随处可以买到的Pluronic P123，普通烧杯，常压简单加热搅拌，什么人上手都能做成，所以这个工作引用率特别高，跟进的人更是不计其数。而从那以后Galen组又活跃起来了，再次门庭若市，在我们那个方法基础上衍生出各种各样的介孔结构。而我顺手又把Galen最早交给我的任务完成。其实Galen一开始希望我把介孔分子筛做成连续的薄膜，很难，没有思路。等把SBA-15做好，我对溶胶-凝胶理解足够深了，一通百通。我很快发明了制膜的方法，把一系列介孔分子筛，包括SBA-15，SBA-12，SBA-11，都做成了连续的膜。当时那个工作也投稿到Science，审稿人都同意，但是主编权力很大，他不同意，具体原因就不提了。Galen很生气，文章和审稿意见转到Advanced Materials，立即就接收了。

能遇到Galen真是我的幸运，我想也是霍启升的幸运。“小伙”的英语非常不好，他太太开他玩笑说：你从来没有说过一句完整的英文。即使这样，Galen都非常容忍他，每次都耐心细致地听他讲组会、讨论科研。同时，Galen真是热爱科学，我当教授后几次请他来中国访问，每次见我面，他谈的全是科研，总是在问我为什么。他这种对科研的执着和较真，实在值得我们学习。

致意

回头看，从“赵东源”到“赵东元”，只差寥寥数笔，却也走过了很长的路。对我而言，在此记录下这些人和事，不仅是怀旧，更是一次回首致意：向母校致意，向老师们致意，向同学和朋友致意，也向那个当年还叫“赵东源”的年轻人致意。正是从吉大出发，我才一步一步走到了当下。说到底，我始终是吉大培养出来的学生。最后，衷心祝愿母校八秩华诞，育人不息，源远流长。

赵东元，中国科学院院士、发展中国家科学院院士，1980年考入成人网站 化学系，1984年获得理学学士学位，1987年获成人网站 化学系理学硕士学位，1990年获得成人网站 理学博士学位。1990 - 1992年入职沈阳化工学院精细化工系，担任讲师、副教授，随后前往加拿大里贾纳大学、以色列魏茨曼研究所、美国休斯顿大学、美国加州大学圣芭芭拉分校担任访问学者、博士后工作，于1998年12月全职回国加入复旦大学化学系任教，担任教授、博士生导师。2003年到 2006年，担任复旦大学化学系副系主任，2006年起担任先进材料实验室副主任、主任。2023年担任复旦大学相辉研究院院长，2025年担任复旦大学智能材料与未来能源学院院长。2000年入选教育部长江“特聘教授”，2007年被增选为中国科学院院士。2010年被增选为发展中国家科学院（TWAS）院士。

赵东元主要从事功能介孔材料合成、结构及在催化、能源、生物、水处理等方向的应用研究工作。截至2026年4月，已在国际重要刊物上发表SCI论文近990篇，获中国专利授权95项。论文被引用近17万次（H index：206）。曾获国家自然科学一等奖（2020）；国际介观结构材料协会IMMA成就奖（2008）；何梁何利科学进步奖（2009）；发展中国家科学院科学奖TWAS科学奖（2016）；中国化学会-化学贡献奖（2017）；国际胶体界面科学Darsh Wasan Award（2018）；Nano Research Award (2020)；ACS Nano Award（2021）；上海市科技功臣（2023）；陈嘉庚科学奖（2024）。

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