【缘遇恩师藤嶋昭,东渡弟子今日佼】他把自己的人生浓缩成“化学”——记中国科学院院士、中国化学会理事长姚建年先生

中日人物往来 2017年10月17日
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攻城不怕坚,攻书莫畏难;
科学有险阻,苦战能过关。
——叶剑英《攻关》.题记

名师指引,他让“理想”插上了翅膀

姚建年一生挚爱化学,这也是他的理想。

1978年,中国高考制度恢复,姚建年考入福建师范大学化学系,从此一心扑在化学上。1983年,姚建年毕业后因成绩优异而留校任教。

上世纪80年代,中国尚处于改革开放初期,物质基础还比较落后,尤其是在科技创新方面与发达国家还有很大差距。为补齐此短板,国家先后制定了许多公派留学的相关政策,鼓励优秀科研人员出国进修。当年正在福建师大任教的姚建年院士越来越感到自己的知识和视野跟不上时代发展,非常渴望有机会能够出国。

俗话说,机会总是留给那些有准备的人的。姚建年在母校任教五年,在化学方面表现出与众不同的天赋,最终,他凭着自己优异的表现获取了福建师范大学公派留学的名额,这距他要把自己的一生都献给化学的理想更靠近一步。

特别幸运的是,此前福建师范大学曾组织专家学者访问日本东京大学藤嶋昭实验室,其严谨、开放、睿智的学风以及紧盯前沿、放眼未来的科研理念深深地打动了他们,他们都极力推荐姚建年到藤嶋昭教授实验室学习。那时,藤嶋昭先生已经是享誉世界的化学家,他发现的“本多-藤嶋”效应影响了整个光催化领域。能够向名师拜师学艺,这无疑对其学业是非常有利的。特别是姚建年在本科期间就对光引发的物理化学过程非常感兴趣,而藤嶋昭先生恰恰是国际光电化学领域的开拓者,能够跟一位大化学家学习进修,姚建年仿佛找到了在化学海洋里航行的第一座灯塔。

同时藤嶋昭先生对中国也有着深厚的感情。早在80年代他就已经在中国进行过多次学术交流活动,当时厦门大学也聘请藤嶋昭为客座教授。在姚建年院士出国前,藤嶋昭教授受邀到厦门大学进行学术交流,时任厦门大学校长的田昭武院士向他引荐了姚建年院士。在一番交流之后,藤嶋昭决定招收姚建年院士到他在东京大学的研究室学习。虽然是第一次见面,藤嶋昭身上特有的大化学家气质深深吸引了姚建年,他不仅知识渊博而且气度不凡,特别是他有一套独特的研究思路,这正是姚建年缺少的和需要的。

友谊与关爱并重,实验室里他“疯狂”生长

在东京进修学习的时间是紧张而宝贵的。为了节约往来路途奔波的时间,姚建年到日本后选择了离东京大学很近的集体公寓。公寓破旧而简陋,藤嶋昭先生知道后,亲自开车把冰箱、洗衣机等家电送过去,而藤嶋昭先生平时很少自己开车。藤嶋昭先生作为东京大学知名教授到访公寓,不仅让姚建年倍感恩宠,而且让房东也觉得蓬荜生辉。欣赏与信赖在师徒间传递,他们的友谊就像迎春花一样一天天盛开了。

为了缓解中国留学生漂泊在异国他乡的寂寥心情,藤嶋昭和太太经常到访姚建年院士破旧的小公寓,在一起包饺子、喝酒,热热闹闹像一家人。逢年过节,藤嶋昭和夫人也经常邀请姚建年他们到家中聚会。在日本的8年时间里,藤嶋昭先生用亲和、友善温暖着姚建年他们,使他们忘记了久在异国的思乡之苦。相反,他们积聚了更多的时间和精力,以更好的精神状态投入到化学研究上。

藤嶋昭研究室是一个国际化的科研团队,汇集了来自世界各国的留学生,姚建年因此结识了很多世界知名科研工作者,经常与他们进行学术交流,接受了大量世界科技前沿的知识,科研视野得到很大拓展,姚建年的科研思路也因此被无限打开,这为其以后开展化学研究奠定了坚实的理论基础和学科基础。

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姚建年院士在藤嶋研究室期间互动

藤嶋研究室位于日本东京大学5号馆,姚建年每天都把自己安排在实验室内,他的化学理想在这里也慢慢接近实现。姚建年在国内院士的研究兴趣是光致变色,而藤嶋研究室的课题更多的集中在光电化学领域,姚建年将两者巧妙的结合在一起,使光致变色在电化学作用下有了新的发现,变色性也得到了质的提升。就这样,姚建年院士开启了光致变色的新模式,发表了这一研究方向上的第一篇nature文章,也是他在日本发表的第一篇论文:《三氧化钼薄膜的可见光变色效应》。当时的nature在日本还没有现在这样被广泛认知,如今已经是代表全世界最高水平的学术杂志。即便拿到今天来说,也是很高的荣誉了。

姚建年坦言,出国留学要具备三要素:名校、名导师、名实验室,而藤嶋研究室完全符合了这三个标准。在藤嶋研究室8年间,姚建年的科研体系逐渐建立起来,出国前他虽然在福建师范大学有五年的教学经验,却从来没有独立开展科研工作,甚至对于“科研”的概念都比较模糊。藤嶋昭先生活跃的科研思维和启发式的指导方式让姚建年受益匪浅,他很快就学会了如何进行科研上的独立思考、如何发现和解决科学问题、如何建立和实现科研目标,这样系统的科学研究训练帮助姚建年院士顺利的步入了科研的殿堂。从此,他就像一株小树苗一样,在肥沃的土壤上沐浴着阳光,疯狂生长。

艰苦都是别人的托词,在他这里却成了攀登的“梯子”

从1987年到1995年,留学8年让姚建年亲眼见识了日本的先进科学技术对社会生活各个领域所带来的巨大影响,他也深切感受到科学知识能够也应该为社会发展做出巨大贡献。1995年,姚建年学成归来,在中国科学院感光研究所从事化学研究工作,感光所给姚建年配备了一间30多平方米的空房子,在这么一个简陋狭小的地方,他开始筹建起自己的实验室。

“当时也说不上是筹建,就是有个地方能做事。”姚建年院士说,“那时候什么都没有,不要说仪器设备,连办公桌也是从别的地方搬来的旧桌子。”后来,姚建年又从别人那里“转借”到一个南开大学的研究生。就这样,一个导师带着一个学生,开始了他们独立的研究工作。

实验室建立伊始,好多仪器设备都很匮乏。当时的科研资源都是所内共享,有些时候需要向别人借用实验室,甚至要到所外完成实验。姚建年说:“刚来感光所的时候经费尤其紧张,那时候舍不得花钱,除了杰出青年基金的20万元,没有其他钱。做实验都也是四处打听,看谁有相关的实验设备,想着能不能和他们合作。当时物理所有几个一起回国的,大家相互认识。我时常过去和他们聊聊,一方面可以交流思想,一方面还是想在实验上取得些方便,看有没有机会跟人家合作。”

为节省费用,实验过程中用到的小型设备都是与所里其他研究所合买共用的。较贵的实验设备则是通过跟所外的研究人员合作解决。当年,藤嶋昭先生听说姚建年院士在国内的工作条件艰苦,就特意从日本为其购置了一些实验用品。有些在国内无法完成的科学研究,藤嶋昭也支持他回到藤嶋研究室继续完成相关的工作。

1996年1月,中科院副院长路甬祥到姚建年院士正在筹建中的实验室考察,连他自己都没有想到,在当时的中国还有那么简陋的实验室,于是为实验室拨付了十几万美元的各类仪器设备,这才使实验室基本改变了长期对外界过度依赖的局面。

艰苦从来都是借口,勤奋才是事业的梯子。姚建年用自己的实际行动再一次证明了“科学有险阻,只要肯登攀”的基本道理。后来,姚建年院士受命组建“青年实验室”,领衔实验室主任。通过几年的努力,实验室不断扩大,很快形成一支精干的研究梯队,研究员们各自都成立了独立的课题组;科研经费也逐年增加,每年都在500万元人民币左右;先后承担多项国家重大项目,在光化学研究领域取得了不俗的成绩。

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图 2004年4月,姚建年院士与组内学生讨论问题

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图姚建年院士正在调试显微镜

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姚建年院士与组内成员讨论

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图2013年博士生毕业姚建年院士与课题组合影

百尺竿头,舍我其谁

在日本求学让姚建年院士掌握了许多做科研的方法,这对于开展不同领域的研究是至关重要的。回国之后,姚建年院士并没有拘泥于藤嶋研究室时期的研究方向,而是开辟了有机小分子光化学的新方向,从其中光化学过程(例如电荷转移激发态)的基础研究,到光功能性质(光学波导与微纳激光)的实现与调控,再到将科研成果运用到实际(光子学器件与激光显示),一步一个脚印,在科研的道路上越走越宽广,越走越从容。

比如,姚建年院士长期从事新型光功能材料的基础和应用探索研究,在有机低维功能材料、纳米光电子学等方面取得了一系列开创性的结果:

他们利用超分子化学方法首次成功制备了变色性能良好的无机/有机复合薄膜材料,提出了超分子体系内质子—电子协同转移新机理;

发现了贵金属对传统变色材料的变色增幅作用,提出了Schottky结的增幅原理;

用分子沉积膜方法首次制备出单层的光致变色超薄膜,薄膜厚度小于2nm,为研究超薄功能薄膜以及新型分子变色器件奠定了基础。

姚建年还把超分子化学的思想引入到材料领域里来,利用无机—高分子,无机—无机复合,用溶胶—凝胶法成功地制备出良好的蓝光敏感的薄膜,为我国拥有完全知识产权的新一代蓝光存储材料的设计奠定了基础。

在国际纳米研究浪潮的推动下,姚建年率先开展了有机纳米体系光化学与光物理的研究工作,成功地将纳米材料特异性研究从金属、无机半导体拓展至有机小分子领域,揭示了有机分子纳米体系不同于金属和无机半导体的新特点,为有机纳米光功能材料的设计和制备提供了理论基础,为研制和开发新型光功能材料、构建新型光电功能器件提供了新的方法和途径。在姚建年研究室研究成果的启发下,国际上先后有十几个研究组开展了相关的工作。

多年的努力让姚建年研究室硕果累累,其已在Nature, Acc. Chem. Res., Chem. Soc. Rev., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater. 等国际化学和材料界等杂志上发表论文400余篇(他引11000千余次)。出版合著4部,合作译著1部。获国家授权专利近30项。2016年荣获中国科学院杰出成就奖;2015年荣获何梁何利基金科学与技术进步奖;分别在2014年和2004年两次荣获国家自然科学奖二等奖(第一获奖人);2013年获中国分析测试协会科学技术奖(CAIA)一等奖(第二获奖人)。

不改青云之志,只手更攀高峰

姚建年院士转眼已过花甲之年,然其不坠青云之志,在勇攀科学高峰的道路上愈战愈勇。他在科研创新上总结了四条经验:

首先要有扎实的基本功。他认为沙滩上绝对建不起高楼大厦,科研人员的基本功应该在本科和研究生年代就要打好。

其次要查阅大量的文献。看看别人都在做什么,要紧盯前沿,绝对不能闭门造车。

再次,需要对本学科有透彻而全面的领会和思考。“苟日新,日日新,又日新。”每个科研人员都要有想法,科学灵感不会光顾懒惰者!”

第四,学科交叉非常重要。很多新思想都来源于其他学科的知识和方法,传统学科发展到一定时期就会有极限,因此不能固步自封,必须打破壁垒,互相学习借鉴,才能助推各学科创新发展。

姚建年院士“十年磨一剑”,在2005年也就是回国十年之际,因为学术上的杰出成就被评选为中国科学院院士。目前,姚建年院士任国家自然科学基金委员会副主任,中国化学会理事长,农工党中央副主席,第九、十届全国政协委员,第十一、十二届全国人大常委会委员,全国人大教育科学文化卫生委员会副主任委员,中国科协第七届全国委员会常务委员,英国皇家化学会和国际纳米制造学会的fellow,日本科学技术振兴机构(JST)中国综合研究交流中心顾问。2016年,姚建年院士获得中国科学院杰出科技成就奖,弥补了中科院化学所在集体奖上的空白。

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获奖照片

后记:

姚建年在国内取得了巨大的科研成就,他与老师藤嶋昭先生的友谊也一直在延续着。前面提到过,姚建年院士回国后除了在感光所(后来的化学所)工作之外,还在中国化学会先后出任秘书长和理事长。巧合的是,藤嶋昭先生也曾在日本的化学会任职。在藤嶋昭担任日本化学会会长期间,姚建年院士担任中国化学会秘书长。两大化学界权威组织在这一对师生的推动下在吉林长春开展了非常成功的合作,对于促进两国化学界的学术交流起了很大的推动作用。中国化学会在姚建年院士的领导下发展势头也很迅猛,得到了社会各界的认可和好评。回国多年,姚建年院士与藤嶋昭先生一直来往密切,师生关系在回国后也得到了持续升华,并引为美谈。

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姚建年院士到访日本与藤嶋先生聚会

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2013年10月14日中国化学会姚建年理事长与法国化学会主席Olivier Homolle 分别代表两会签署合作协议

文・照片/客观日本编辑部

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