近日
诺贝尔化学奖得主、华师特聘教授
伯纳德·L·费林加重回华师
出席2024年中荷先进材料论坛
和化学学院学子们面对面交流
走进附校与中小学生亲切互动
交流前沿成果 碰撞思想火花
伯纳德·L·费林加(Bernard L. Feringa),2016年诺贝尔化学奖得主、中国科学院外籍院士、荷兰格罗宁根大学教授、华南师范大学特聘教授。2018年被上海市政府授予上海市“白玉兰纪念奖”,2022年被国务院授予“中国政府友谊奖”。他始终与中国科学界保持着紧密的联系,长期与中国学者合作,持续开展学科前沿研究,为我国在分子机器及智能材料领域产生世界范围影响作出了重要贡献。
分子机器如何运作
智能材料有哪些最新成果
怎样在探索新知过程中寻求突破
一起走进费林加教授的分子世界
在未知和挑战中寻找突破
“What we try is to make things that can move—tiny motors and machines. And application is still a long way.”伯纳德·L·费林加介绍,多年来,他和团队一直在从事分子马达、分子开关和分子机器的研究,尝试在纳米尺度上设计和制造可以移动的智能材料,并致力于将这些研究成果应用于医学、通信、基础设施设计、清洁能源等多个与人类生活息息相关的领域。
分子机器,是由分子尺度的物质构成、能行使某种加工功能的机器,是微型“起重机”、人工“肌肉”和袖珍“马达”,其构件主要是蛋白质等生物分子。费林加是人工分子马达第一人,早在1999年,他就研发出能在同方向持续旋转的分子旋转叶片,在此基础上成功让一只比马达大上1万倍的玻璃杯旋转,还设计了一辆纳米车。2016年,费林加与法国科学家让·皮埃尔·绍瓦热、美国科学家J·弗雷泽·斯托达特凭借其研发的“世界上最小的机器——分子机器”,共同获得了2016年诺贝尔化学奖。
近两年,在原来光驱动分子机器的基础之上,费林加团队进一步开发了光电双重响应的分子。该分子可提供更多的可控手段,给分子机器研究带来了新的革新,为未来制备响应型智能材料,为自清洁、自修复材料等提供了重要的分子工具,能大大提高材料的使用效果,降低能耗,符合我国双碳战略的发展需要。
2018年5月6日,华师与荷兰格罗宁根大学签署校际合作协议,在此框架下,以费林加为代表的国内外顶尖科学家,在华师组建了“华南师范大学-格罗宁根大学分子科学与显示技术国际联合实验室”,这是首个以诺贝尔奖科学家为外方主任的华师国际联合实验室。
自成立以来,该实验室取得了丰硕成果。费林加团队正推动这种被广泛应用于智能手机屏幕、衣服标签防伪和刻字的智能材料,向智能玻璃的外膜、智能机器人的软部件构建和自清洁、自修复材料的制备等方面应用发展。目前,实验室在国际化学与材料科学的标志性期刊上共发表10余篇学术论文,联合培养双博士学位学生,选派研究生到格罗宁根大学进行短期的交流与学习。
近年来,费林加与我校教授陈家文共同主持科技部重点研发计划重点专项“环境响应型智能涂层材料”,开发了一系列光、热响应型涂层材料,这种材料会根据不同的温度和光照等外界条件呈现不同的颜色,为防伪标签、数据加密、智能服饰提供了重要的材料基础。
费林加团队中,有不少来自华师的学生,他们共同参与智能材料联合项目。他会每周召开组会,请学生分享文献或汇报研究成果,还会每三周聚集分子马达、智能材料等不同研究方向的分队举行小组会议,通过问题让每个成员进行陈述和讨论,在费林加看来,这是一种非常重要的互动学习方式,“We learn from each other a lot.”
在和学生相处的过程中,费林加喜欢向学生提问,促使他们思考。学生们会主动去图书馆阅读或者翻阅文献,对项目不断产生新的看法。同时,费林加一直教导学生要有批判精神,敢于提出创新想法。知识是在变化的,突破前沿、超越明天,这就是科学和学习的奥秘所在。
面对科研中遇到的挑战,费林加态度坦然,“If you don't encounter a challenge, you don't do scientific research.”他认为,科学研究就是要挑战不确定性,并在挑战中发现新事物。他勉励未来希望从事科研的年轻人,要拥有学习热情,有所专长,充分运用大学的资源和机会拓宽视野,同时也要保持求知欲、好奇心和创造力。
费林加表示,未来他们会继续保持对科学、化学的不懈探索,积极研发智能材料,并希望更多的学校建立可供学生发挥创意的实验室,让更多学生参与到科学技术的实践探索中。此外,费林加对近几年华师在STEM教育领域做出的贡献表示肯定。他认为,在STEM教育框架下,化学与其他STEM学科的交叉融合为制作更环保和低耗能的材料提供了坚实的基础,这类教育对未来科技的创新和可持续发展社会的建设非常重要。
此次久违的华师行
费林加还出席了中荷先进材料论坛
并与华师师生面对面
深入交流 分享成果
传递科学精神
培本育人 传递化学家力量
11月30日,2024年中荷先进材料论坛在华师大学城校园举办。中荷两国专家、学者、师生畅叙科研、共商合作,分享先进材料领域的最新成果、前沿趋势和困难挑战,并对此进行深入研讨与交流。论坛对促进中荷两国高校在新材料领域的交流合作、学科发展、科研创新,积极贯彻落实国家“一带一路”科技创新行动计划,推进“一带一路”高质量发展,建设开放包容、互联互通、共同发展的科技交流合作,具有重要意义。
论坛中,费林加作题为《基于人工分子机器的响应型材料》的报告,探讨分子开关与分子机器相关的前沿科学研究成果,深入浅出地阐释了分子开关的基本概念、功能以及人造分子开关开发的重要性,和在辅助癌症治疗方面的研究实例。随后,他详细介绍了分子开关在氧化还原开关、超分子组装、分子笼和大环化合物等研究的方面最新进展。最后,他针对分子机器及光驱动旋转分子马达、耦合运动、光响应螺旋体、液晶材料等科研进展展开讲解。
费林加说,化学是一门“创造”的科学,当他环顾四周时,发现化学无处不在。染料、衣服、制药材料……他看到的所有东西都是使用化学材料制成的。当前社会面临许多问题与挑战,而应对办法之一,便是创造发明新的智能材料。同时,他也期待与华师共建的联合实验室能够在智能材料的研制中取得新的进展。
报告环节结束后,费林加现场解答同学们提问。当有同学问到,站在一个诺奖获得者的角度回顾自己的科研经历,年轻的自己是如何面对实验成果不如意的情况,或陷入令人沮丧的境界时,费林加感慨万千。他表示,作为一个科研工作者,他总是想尝试一些新东西,做出令人惊叹的成果,这既是他认为科研的乐趣所在,也是最困难的地方。“TWO ZERO years! Twenty years without any success.”曾经有一个科研项目,费林加在二十年期间花费了大量时间与精力,尝试了所有能尝试的方法力求成功,但都没有取得任何成果。但二十年后,不肯放弃、追求突破与创新的他在一次偶然的实验中取得了预期中的实验数据,项目最终还是成功了。他向在座的所有年轻科研工作者提出,“用两条腿走科研路”,既要抓好能获得期望成果的科研工作,也要勇敢涉足难以攻克的领域。
11月29日下午5点,费林加为化学学院学子们带来了《The Art of Building Small》的授课,探讨科学人生。他从荷兰乡村老家讲起,表示从小就对大自然充满好奇,是各个成长阶段的老师为他打开了一扇扇探索的窗户。作为“分子机器”的心脏——分子发动机的发明者,他展示了分子机器与宏观机器的异曲同工之处,并通过动画模拟了分子机器的工作原理。
费林加预言,人类将走向分子机器的实用化阶段,各种纳米及分子大小的具有汽车、起重机、火车、轮船和家电功能的新机器将诞生,它们的动力也许只需利用光照条件下翻转所产生的力。一旦实现,不亚于十八世纪第一次工业革命时期的动力机械的诞生,将会产生新的第四次工业技术革命。费林加寄语年轻学子们,“Follow your dreams”,追逐你的梦想,一切皆有可能!授课结束后,费林加还和学子们亲切互动,答疑解惑。
“Be proud of being a chemist!”当听到费林加说出这句话时,化学学院有机化学专业2024级硕士研究生杨文锐觉得,今天的讲座被赋予了特殊意义。“最近我的项目推进卡住了,遇到了一些困难。教授用‘do not give up, keep going’鼓励我,让我一下子充满了能量。”通过本次授课,费林加热爱化学、不言放弃的精神会一直启迪他,帮助他更有动力去发掘问题、深耕科研。
从踏入讲座现场的那一刻,化学学院化学专业2024级硕士研究生吴宇桐就充满了兴奋和期待,“这是我离诺贝尔奖最近的一次。”答疑环节,教授耐心回答了他关于实际应用方面的疑问:“能否给分子机器找到一些合适的载体,从而使分子可以被连续不断地被操作”,这为他提供了新的思考方向。面对科研上的困难和挑战,教授此次的讲座给予了他前行的动力。“科研是一个漫长的过程。教授的经历给我带来的最大启发是坦然接受失败,在无数次求索中锻造出不一样的自己。”
当前沿大咖遇上小朋友们
会碰撞出怎样的火花
费林加教授受邀
前往华南师大附小和附中
为中小学生带来一堂“大师课”
为梦想插上科学的翅膀
11月28日上午,费林加受邀前往华南师范大学附属小学开展题为《发现科学的美——通往诺贝尔奖之路》的主题讲座。期间,费林加回忆了他在学生时代发现科学之美的学习历程,这些宝贵的体验激起了他对科学的无限热爱,从此系统深入地投入到科学研究中。随后,他跟同学们分享了他的课题研究,生动描绘科学家的一天是如何度过的。同时,他也回顾了获得诺贝尔奖的全过程,鼓励同学们勇于探索,追求梦想。
此外,费林加还出席了华南师范大学附属小学费林加诺贝尔奖科创实验室授牌仪式。费林加一行还参观了附小汉字数字博物馆、非物质文化遗产博物馆、校史馆、天光云影劳技馆、火星斥候基地等特色场室,并观看了智慧跳绳、3D打印等科技特色活动。
“现在的学生,将成为未来的创新者和领导者。”11月28日下午,费林加到访华南师范大学附属中学,在华附知识城校区为中学生带来讲座,分享保持好奇、保持提问、探索未知的重要性。费林加认为,作为一名学生,能够发现和学习各种新事物是一件很棒的事,“积极关注多领域的事物,为未来奠定坚实的基础,保持好奇心,学会合作,不断探索和提出问题。”
华师附中高二学生林钰坤听完讲座后深受启发,“我不能只专注生物竞赛,同时也要发展数理化和其他人文学科,博览群书,建立广阔的知识面,这样才能在大学对各门学科知识进行融合。”在人工智能、机器人以及各类前沿技术在自然科学等研究领域变得越来越重要时,费林加也期待华附设立的“费林加诺贝尔奖创新实验室”,能推动教师站在知识前沿指导学生,让学生在做实验、学习时,去了解最新的发展。
费林加鼓励同学们,科学发现是一场探索未知的冒险。如果在日常实验中发现了一些和常理、和所预测的不一样的现象,要保持警惕,这不一定是因为实验失败了,而很可能意味着一种新发现,代表着新研究的开端,让我们踏上从未有人涉足过的领域。
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