2016年10月14日上午,首届“求是西湖学会”化学分会在北京大学举行。此次化学分会主题为“碳元素的化学”,以低维碳材料体系为例,呈现了化学的魅力与活力,吸引了大批化学科研工作者的关注。分会上,斯坦福大学的戴宏杰教授以“低维碳材料的跨界研究”为题作了学术报告。
谈及化学学科的科学研究,我们往往会联想到高深莫测的实验室和来往穿梭的白大褂。“试管烧杯固气液,结构性质熔沸点”——这些抽象的概念让化学与生活之间拉开了距离。然而,戴宏杰教授通过深入浅出的介绍,结合具体的科研案例,让我们直观地看到了化学研究如何从实验室一步步走向我们的日常生活。
人类的大脑如同一台精密的仪器,其结构之复杂精妙让脑外伤手术成为长久以来困扰医学界的一个难题。在近期的研究过程中,戴宏杰教授课题组合成了一个具有生物相容性的TBI分子,这种神奇的分子能够在近红外二区对脑外伤区域进行体内荧光成像,进而对脑部手术提供明确的指引,大大降低了脑外伤手术的难度和事故发生率。这一科研结果发表在了Advanced Materials杂志上。据戴宏杰教授介绍,目前其课题组正在与一些医学团队进行合作,以期能够真正应用到临床,造福于人类。

充电电池应用在手机、电动车等大家日常生活的方方面面,而低能耗、高性能并且具备市场潜力的充电电池方案仍然是困扰科学家们的难题之一。戴宏杰教授课题组另一个重要的科研成果就是石墨烯层负载铝离子可充电电池。该电池以离子液体为电解液,具有循环次数多、电容量高、可燃度低等多个优点。这样的电池,经过电路回路的合理设计,现在已经初步成功应用于电动车。虽然目前仍然存在一些技术上的小问题,但相信在不久的将来,这种电池将会在我们日常生活中扮演更重要的角色。

无论是荧光成像分子在医学上的应用,还是可充电电池在电池产业中的应用,化学研究已经不单单局限于化学领域,而是多个学科的交叉发展、共同进步。科学研究的意义也不仅仅局限在探索和认识未知,还在于用知识去发明新的技术和进行创造性的工作。戴宏杰教授的两个案例带领我们进一步认识了从实验室到实际生活的科研之路。
从个体到细胞,从分子到物质,化学研究像是架在宏观和微观体系上的一座桥梁,正在悄悄地改变着我们的生活。这些改变悄无声息地铺开了人类未来的路,并不断修正和改变着未来的出口。这个过程冗长繁琐,却又意义深远。正如戴宏杰教授所言,我们要做的是每过一段时间,就要停下来想一想,接下来的方向是什么。(注:图片摘自戴宏杰课题组相关报告)
编辑:白杨