肖貞林

自1977年美國科學(xué)家艾倫·黑格、艾倫·馬克迪爾米德和日本科學(xué)家白川英樹發(fā)現(xiàn)摻雜聚乙炔具有金屬導(dǎo)電特性以來，導(dǎo)電高分子這一新興學(xué)科的建立和發(fā)展已有40余年，早期有關(guān)導(dǎo)電高分子導(dǎo)電機制等基本問題及其在二次電池、傳感、電子器件等領(lǐng)域的基礎(chǔ)應(yīng)用研究，極大地促進了導(dǎo)電高分子學(xué)科的發(fā)展。

近年來，納米尺度導(dǎo)電高分子功能材料的優(yōu)異性能引起了人們廣泛的關(guān)注，從分子水平探究導(dǎo)電高分子的組裝機理，在納米尺度揭示多級結(jié)構(gòu)演變機制，理解各種相互作用的調(diào)控，是實現(xiàn)導(dǎo)電高分子材料多功能應(yīng)用的關(guān)鍵所在。為對這一領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀有更深入的了解，記者近日專訪了揚州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院學(xué)院院長韓杰，他的主要工作就圍繞上述目標(biāo)展開。

可以說，走近韓杰和他的科研工作，不僅能夠深入了解他正在承擔(dān)的項目情況，更是對我國導(dǎo)電高分子材料相關(guān)學(xué)科發(fā)展的一次巡禮。而他的科研經(jīng)歷與成長歷程，也是我國相關(guān)領(lǐng)域科研工作者的寫照。

緣起興趣，深耕導(dǎo)電高分子納米材料研究

韓杰

2000年諾貝爾化學(xué)獎被授予美國科學(xué)家艾倫·黑格、艾倫·馬克迪爾米德和日本科學(xué)家白川英樹，以表彰他們有關(guān)導(dǎo)電高分子的發(fā)現(xiàn)。由于納米尺度材料的優(yōu)異特性，對導(dǎo)電高分子納米材料的控制合成及調(diào)控機制研究成為當(dāng)時導(dǎo)電高分子領(lǐng)域的研究熱點之一。2003年，韓杰研究生期間的第一個課題，也是他持續(xù)至今的研究興趣之一，就是有關(guān)導(dǎo)電高分子納米材料的控制合成及功能化。

如今，在這一領(lǐng)域，韓杰早已斬獲累累碩果，而一切的緣起還要從他的求學(xué)經(jīng)歷說起。

高中時代，韓杰就對化學(xué)表現(xiàn)出特別的興趣。高考時，他的化學(xué)科目成績也是各科目中最優(yōu)秀的。于是，報志愿時他毫不猶豫地選擇了揚州大學(xué)的化學(xué)師范專業(yè)，當(dāng)時的志向是大學(xué)畢業(yè)后成為一名中學(xué)化學(xué)教師。

進入大學(xué)校園，系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了化學(xué)知識后，韓杰對物理化學(xué)尤其是膠體與界面化學(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣，一顆科研的種子就此萌芽。讀研！這是韓杰當(dāng)時第一個念頭。奔著這個目標(biāo)，大學(xué)四年級時，韓杰被順利保送本校研究生，師從膠體與界面化學(xué)領(lǐng)域?qū)＜夜鶚s教授。

2003年，當(dāng)韓杰開啟研究生期間的第一個課題時，他的研究思路是試圖從膠體與界面化學(xué)的角度實現(xiàn)導(dǎo)電高分子納米材料的控制合成并揭示其調(diào)控機制。接下來的日子就是全身心地投入到這個研究課題中，但韓杰卻遇到了重重困難，多次實驗失敗讓他陷入情緒低谷?；仡櫮嵌谓?jīng)歷，韓杰直言：“在我的求學(xué)經(jīng)歷中，對我影響最大的是我的研究生導(dǎo)師郭榮教授。研究生生涯前兩年里，我經(jīng)歷了多次實驗失敗，科研一度停滯不前。正是有了導(dǎo)師一直以來的鼓勵，才讓我有了碩博連讀的信心和勇氣?！?/p>

在導(dǎo)師的鼓勵下，在大量的文獻調(diào)研和實驗的積累中，韓杰最終成功發(fā)展了導(dǎo)電高分子新穎多級結(jié)構(gòu)的合成方法。2006年，研究生的第三年，韓杰在材料類國際權(quán)威期刊Adv. Mater.發(fā)表了科研生涯中的第一篇學(xué)術(shù)論文，碩博連讀期間他在該期刊又發(fā)表了第二篇研究論文?？蒲械拈l門打開了，成果自此奔流不息。

博士畢業(yè)后，韓杰也考慮過出國，但又難以割舍當(dāng)時的課題，最終決定留校繼續(xù)開展相關(guān)研究。

揚州大學(xué)的化學(xué)學(xué)科擁有博士學(xué)位授權(quán)點和博士后流動站，是江蘇省優(yōu)勢學(xué)科，尤其是在膠體與界面化學(xué)研究領(lǐng)域具有深厚的積淀。濃厚的科研氛圍為研究生的培養(yǎng)和發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)，而韓杰所做的課題是一個交叉研究方向，也得到了學(xué)校的支持。博士畢業(yè)時，他正在嘗試將導(dǎo)電高分子與貴金屬納米催化劑相結(jié)合，從而構(gòu)建高效催化體系，已經(jīng)取得了階段性的重要進展。畢業(yè)留校后，經(jīng)過一年的持續(xù)研究，項目取得重要進展，相關(guān)研究成果發(fā)表于化學(xué)類國際權(quán)威期刊JACS上?；谌〉玫南盗醒芯砍晒?，2009年，韓杰獲得了全國優(yōu)秀博士論文提名，并順利獲批國家自然科學(xué)基金青年項目。

2012年，韓杰前往美國加州大學(xué)河濱分校做訪問學(xué)者?！爱?dāng)時的研究課題涉及納米催化，我從文獻中拜讀到美國加州大學(xué)河濱分校殷亞東教授的研究成果，于是就發(fā)郵件聯(lián)系，對方很快就回復(fù)了?！表n杰說，做出這個選擇有兩方面契機，一方面是學(xué)校鼓勵和支持年輕教師出國訪學(xué)，另一方面是他自己也想借此開闊視野、拓展研究方向。

雖然韓杰在美國只待了半年，但前沿的科學(xué)研究理念、活躍的學(xué)術(shù)交流氛圍以及高效的課題組管理方式，都對他回國后的發(fā)展有很大的幫助。此外，韓杰還結(jié)識了一批目前活躍在學(xué)術(shù)界的優(yōu)秀青年學(xué)者。

通過十幾年在導(dǎo)電高分子相關(guān)領(lǐng)域的深耕，韓杰在學(xué)術(shù)上收獲頗豐，迄今已經(jīng)發(fā)表SCI論文110余篇，其中第一作者或通訊作者論文90余篇。而他本人也已成長為本領(lǐng)域的專家。

迎接挑戰(zhàn)，聚焦納米催化研究

“科研之路雖然辛苦，極具挑戰(zhàn)，但也充滿驚喜。每天都有可能面臨新問題，但也會有新發(fā)現(xiàn)，那種成功的喜悅對從事科研的人來說是極具吸引力的?！表n杰說，支撐他在科研路上鉆研的力量源泉，正是這種喜悅與吸引力。

分別準(zhǔn)確稱取12.5 mg苦杏仁苷與5.0 mg野黑櫻苷標(biāo)準(zhǔn)品，甲醇溶解，分別定溶于25 mL、10 mL容量瓶中，即分別得到質(zhì)量濃度均為500 μg/mL的苦杏仁苷與野黑櫻苷甲醇標(biāo)準(zhǔn)儲備液，4 ℃儲存?zhèn)溆?。分別吸取2 mL各標(biāo)準(zhǔn)儲備液至不同10 mL容量瓶中，甲醇稀釋至刻度，即得100 μg/mL苦杏仁苷標(biāo)準(zhǔn)溶液和100 μg/mL野黑櫻苷標(biāo)準(zhǔn)溶液，4 ℃儲存?zhèn)溆谩?/p>

“以我目前的研究課題為例，其中一個是‘導(dǎo)電高分子納米材料的手性功能和手性催化’。如何實現(xiàn)導(dǎo)電高分子手性功能的非手性途徑引入，是具有挑戰(zhàn)性的課題。我們課題組基于導(dǎo)電高分子領(lǐng)域十余年的經(jīng)驗積累以及堅持不懈的嘗試，才解決了這一問題?！表n杰所說的這個課題，相關(guān)研究成果已經(jīng)發(fā)表于化學(xué)類國際權(quán)威期刊JACS上。

據(jù)了解，手性是自然界的基本屬性之一，與生命現(xiàn)象密切相關(guān)，也顯著影響物質(zhì)的性能。人們對單一手性化合物（如手性醫(yī)藥和農(nóng)藥）及手性功能材料的需求，推動了手性科學(xué)的蓬勃發(fā)展。而手性催化是產(chǎn)生手性物質(zhì)的重要途經(jīng)，相關(guān)研究在過去幾十年中已經(jīng)取得了長足的發(fā)展，是目前化學(xué)學(xué)科最為活躍的研究領(lǐng)域之一。

而手性催化劑則是手性催化研究中最核心的科學(xué)問題。韓杰介紹，長期以來，手性有機小分子催化受到大家的廣泛關(guān)注，然而其具有催化計量大、催化活性相對較低、放大和選擇性差、成本較高等缺點，極大地阻礙了有機催化的工業(yè)化應(yīng)用。在這種情況下，超分子手性催化成為近年來國內(nèi)外手性催化研究的熱點。將手性超分子組裝體應(yīng)用到催化體系之中，其能夠為反應(yīng)底物提供合適的、空間限域的微環(huán)境，進而在提高化學(xué)反應(yīng)的效率以及選擇性方面展現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢。因此，開發(fā)高效穩(wěn)定、環(huán)保價廉、結(jié)構(gòu)可控的超分子手性催化劑在手性催化領(lǐng)域具有廣泛潛在的應(yīng)用前景。然而，在超分子層次上獲得單一鏡像異構(gòu)體高效和普適的方法，是當(dāng)前手性催化的研究面臨的挑戰(zhàn)。

事實上，自2004年開始，韓杰就已經(jīng)選取導(dǎo)電高分子家族的典型代表聚苯胺，系統(tǒng)深入地研究聚苯胺的聚合機理和組裝機制，并在納米尺度實現(xiàn)多級結(jié)構(gòu)控制，進而實現(xiàn)其在催化等領(lǐng)域的功能化應(yīng)用。通過對這一領(lǐng)域多年的深耕與鉆研，他揭示了聚苯胺多級結(jié)構(gòu)的模板作用機理及組裝基元間的相互作用機制，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)聚苯胺多級結(jié)構(gòu)的調(diào)控及功能化應(yīng)用；發(fā)展了系列具有優(yōu)異催化性能的聚苯胺-貴金屬功能體系，揭示了界面調(diào)控機制及協(xié)同增效機理，開創(chuàng)了催化新應(yīng)用。

而基于導(dǎo)電高分子-貴金屬超分子手性催化就是韓杰在這一背景下關(guān)注的研究內(nèi)容。

韓杰介紹：“在前期研究中選取的聚苯胺載體材料并不具備超分子手性，因而未能實現(xiàn)聚苯胺-貴金屬在手性催化中的應(yīng)用?！钡诮诘难芯抗ぷ髦?，成功構(gòu)筑了具有光學(xué)活性的苯胺低聚體螺旋納米帶和聚苯胺空心螺旋納米管等多級結(jié)構(gòu)，提出了單一鏡像異構(gòu)體的可控合成途徑，揭示了苯胺低聚體和聚苯胺超分子手性的產(chǎn)生機制，并實現(xiàn)了氨基酸外消旋體的立體選擇性高效拆分。

此外，韓杰聚焦納米催化相關(guān)研究的，還有在研項目——國家自然科學(xué)基金面上項目“殼中核結(jié)構(gòu)納米催化劑：新型結(jié)構(gòu)設(shè)計與催化性能研究”。

“蛋黃-蛋殼結(jié)構(gòu)納米催化劑已被證明具有獨特的優(yōu)勢而被廣泛應(yīng)用于催化反應(yīng)中，但從催化劑結(jié)構(gòu)來看此類結(jié)構(gòu)材料在催化過程中催化效率和催化劑穩(wěn)定性仍未得到充分的開發(fā)?！贬槍@一問題，韓杰課題組提出緩解催化劑納米粒子小粒徑和高穩(wěn)定性這對矛盾的新思路，從催化劑結(jié)構(gòu)設(shè)計著手，基于蛋黃-蛋殼結(jié)構(gòu)進一步優(yōu)化設(shè)計合成了一種新型殼中核結(jié)構(gòu)納米催化劑，實現(xiàn)納米催化劑的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和催化性能提升。

持之以恒，帶領(lǐng)團隊實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展

團隊合影

如今，作為揚州大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院的院長，韓杰坦言其面臨的最大挑戰(zhàn)是——“如何實現(xiàn)學(xué)院的高質(zhì)量發(fā)展”。

其實，在擔(dān)任學(xué)院行政職務(wù)之前，韓杰絕大部分時間是用在教學(xué)科研上的。擔(dān)任行政職務(wù)之后，處理行政事務(wù)占據(jù)了大部分的工作時間，作為雙肩挑人員，合理有效地利用時間顯得尤為重要。韓杰擔(dān)任院長之后，院際學(xué)術(shù)交流頻率較高，特別是跨學(xué)科的交流有助于拓寬學(xué)術(shù)視野。

“我覺得，學(xué)科交叉和合作研究，是當(dāng)今乃至以后很長一段時間內(nèi)科學(xué)研究取得重大突破的重要途徑。”韓杰說。

據(jù)了解，目前韓杰的研究團隊有教師3人，博碩士生近20人。另外兩位老師分別負(fù)責(zé)導(dǎo)電高分子納米材料的組裝機制研究與功能化應(yīng)用。“對于博士生而言，絕大部分是通過直博士或碩博連讀途徑入學(xué)，因此學(xué)制達到5年以上，挑戰(zhàn)性比較大的課題會交給他們?nèi)プ?。我們團隊會圍繞研究領(lǐng)域的核心科學(xué)問題開展聯(lián)合攻關(guān)，對于團隊老師的研究我一般不過于干涉，他們享有較高的自治權(quán)，目前團隊合作運行良好?！表n杰期望通過幾年的耕耘，團隊成員能夠得到充分發(fā)展，并且能夠在這一研究領(lǐng)域形成自己的特色。他透露，未來將帶領(lǐng)團隊圍繞優(yōu)青基金項目課題開展研究，“希望在導(dǎo)電高分子功能納米催化劑的構(gòu)建以及手性催化應(yīng)用方面取得重要進展”。

在采訪的最后，韓杰意味深長地說：“從事科研工作一定要有耐心和耐力。特別是對具有挑戰(zhàn)性的課題，取得進展的周期可能會很長，這就需要科研工作者保持定力、持之以恒?！?/p>

這不僅是韓杰對自己的要求，更是對團隊和學(xué)生的期許。在持之以恒的努力下，韓杰和他的團隊正在揚起遠帆，期望取得更加優(yōu)異的成績！