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诺奖得主寄语年轻人：勇敢探索那些看似“不可能解决”的问题 |
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文 ｜ 《中国科学报》 记者 李思辉 实习生 马玲玲
10月11日，2023年国际光化学技术与产业大会在武汉开幕。参加会议的诺贝尔化学奖获得者大卫·麦克米兰在接受《中国科学报》专访时，对青年科学家提出了一些富有启发性的建议。
“我与化学的双向奔赴”
在回顾自己的求学经历时，大卫·麦克米兰告诉《中国科学报》，他哥哥是家里第一个上大学的人。哥哥在大学学的是物理，毕业后收入比父亲还多。受哥哥和家庭的影响，他在高中毕业后申请了英国格拉斯哥大学的物理系。但当他学习物理之后，发现自己并不是很擅长。幸而他另外上了一些有机化学的课，找到了自己的兴趣所在。
“化学知识时常在我脑海中浮现，就像是在读一本书，书中的景象栩栩如生。是的，我很快就意识到我真的很喜欢化学。”他说。
在找到自己真正所热爱的学科之后，麦克米兰便开始潜心学习。在格拉斯哥大学获得化学学士学位之后，他先后在美国加州大学欧文分校、哈佛大学攻读博士学位、做博士后。1998年，他在美国加州大学伯克利分校开始了自己独立的职业生涯。任职期间，在他与课题组的共同探索下，一个全新的化学概念开始悄然萌芽。
“有机催化为我们打开新视角”
2021年，大卫·麦克米兰和本杰明·李斯特因开发了一种新的、独创的分子构建工具“有机催化”而荣膺诺贝尔化学奖。
什么是催化？麦克米兰用一个有趣的小故事加以解释：有一个人需要翻山越岭才能到家，如果在山脚挖通隧道，那么他就只需要通过隧道穿行，会大大节约时间和能量。同理，化学反应需要能量，催化便提供了一种新的方式来到达我们的目的地，同时减少能源的消耗，使现有的反应更容易、更快，并且允许新的化学反应产生。
催化作用对我们来说非常重要。麦克米兰在诺贝尔奖颁奖典礼上的演讲中提到，90%的工业规模化学反应使用了催化，并且全球gdp的35%也是基于催化的作用。催化作用对社会产生了巨大影响，比如基于固氮的全球食品供应，以及基于太阳能电池材料的可再生能源等。
然而，在以往的研究中，典型的“金属催化剂”存在价格昂贵、有毒且难以回收的弊端。在哈佛大学时，麦克米兰也曾致力于利用金属进行催化研究。但他逐渐意识到，在实验室中，虽然能够实现某些金属催化剂的要求，但却无法进行规模化生产。于是，他提出疑问：“为什么我们要花费过多的时间在实验室？”因此，当他在加州大学伯克利分校开始任职之后，便进行了新的探索。
“有机分子是不贵、安全且可持续的。如果我们只使用有机部分作为催化剂呢？”带着思考，他开始设计简单的有机分子。经过不断的尝试，“有机催化”应运而生。有机催化易于获得，不敏感，价格低廉，无毒且易于处理，成为不对称催化中一个全新的领域。更重要的是，通过有机催化开发的有机催化剂可以适用于众多领域，尤其是医学领域。
不对称有机催化的新型催化模式为化学合成提供了重要手段，可以减少化学制造中的浪费，简化药物生产。
“我们如何以负责任的方式为不断增加的全球人口提供服务？”麦克米兰的提问令人深思。18世纪以来，世界人口迅速增长，全球变暖、臭氧层的损耗和破坏、全球性资源问题日益严重……他表示：“或许，可持续催化的研究能够为我们打开新的视角。”
有机催化、生物催化、光催化、电催化……他认为，利用大自然丰富的可再生资源进行的可持续催化研究，将为地球的可持续发展赋能。
“中国的化学研究令人惊喜”
当提到对中国化学研究的印象时，麦克米兰不吝赞美：“中国的化学研究是令人惊喜的。在过去的二十年间，中国研究成果的增长非同寻常。我认为这样的成就来源于大量的资源和资金投入，以及科学家群体的共同努力。”
正如麦克米兰所感知的，我国在科技领域的巨大成就与国家对科技创新的大力支持密不可分——《2022年全国科技经费投入统计公报》显示，2022年全国研发经费投入总量首次超过3万亿元，达到30782.9亿元；《中国科技论文统计报告2023》显示，我国各学科最具影响力期刊论文数量首次居世界第一位。
在谈到科学家的努力时，麦克米兰认为，中国科学家已经对科学的界限有了深刻的认识，因而在进行研究时，能够清楚地认知边界，从而熟练地探索。他表示，自己在中国有很多合作的化学家，他们正在做一些了不起的事情。他认为中国化学家不仅在认真地做一些基础研究，而且在不断探索中有所创造。
科研是一条探索未知领域的幽径，难免会遭遇困难和失败。“如何度过科研受阻的时刻”是令很多科学家困惑的问题。获得诺贝尔奖后，麦克米兰被问及最多的一个问题就是如何看待失败，对此他有自己的见解。
“科研中遇到失败是非常常见的，失败只是另一种经验。所以失败是非常有价值的，其中的症结在于你如何使失败更快地发生。对我来说，失败不是问题，而是一种信息，告诉我哪条路走不通，可以另换一条了。”
在问及对青年科学家有何寄语时，麦克米兰鼓励年轻人大胆、无畏地释放自己的创新精神，对前辈理应保持尊敬，但不要想当然地认为他们总是正确的，要勇敢地去探索一些世人认为“不可能解决”的难题——“只要你花足够多的时间，纵使是一个从来没有被思考过的难题，也会被你解决”。
'不一定要按照别人的要求去做，要做你认为正确的事情。”麦克米兰总结说。
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