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[转载]我的诺奖师爷司徒塔特爵士

已有 384 次阅读 2025-1-8 08:16 |系统分类:人物纪事|文章来源:转载

我的诺奖师爷司徒塔特爵士

原创 朱亮亮 旦苑晨钟 2025年01月07日 08:27 上海

江明院士创办的《旦苑晨钟》公众号

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2024年12月30日,超分子和分子机器领域的绝对权威、2016年诺贝尔化学奖得主、詹姆斯·弗雷泽·司徒塔特爵士(Prof. Sir James Fraser Stoddart)在澳洲圣诞旅行途中,在长女和家人陪伴下安然辞世,享年82岁。本期,应江明院士邀请,复旦大学朱亮亮研究员从他的视角为大家讲述,他的这位爵士诺奖师爷的点滴故事,及其引领的学科近20年的风云变迁。

作者简介:

朱亮亮,复旦大学高分子科学系和聚合物分子工程国家重点实验室研究员、博士生导师,高分子科学系副系主任。2005年本科毕业于浙江大学化学系,2011年获华东理工大学应用化学专业博士学位。2011~2015年先后在新加坡南洋理工大学和美国哥伦比亚大学从事博士后研究。入选国家高层次青年人才计划、英国皇家化学会会士,连续三年入选全球前2%顶尖科学家榜单。主要研究方向为有机高分子光功能材料和刺激响应智能超分子组装功能材料。

我的“分子机器”情结 —— 追忆“师爷”司徒塔特爵士

朱亮亮

2024年12月31日,一觉醒来刷朋友圈,看到了一则非常震惊的消息:超分子和分子机器领域的绝对权威、2016年诺贝尔化学奖得主、詹姆斯·弗雷泽·司徒塔特爵士(Sir James Fraser Stoddart)昨晚不幸去世了!顿时万千思绪涌上心头,一到学校就赶紧发了一条朋友圈,缅怀我的这位诺奖“师爷”。江明院士看到了,立即要我为《旦苑晨钟》公众号写一篇文章,纪念这位影响中国一个研究领域发展的世界级大科学家,也是我们几代中国化学家的好朋友。今天我想从我的视角围绕着这位大师挖掘一些点滴故事,记录近20年来相关人物、研究领域以及学科发展的风云变迁。

隔空仰望

2005年,我进入华东理工大学化学与分子工程学院,跟随田禾院士[1]攻读研究生,算是正式拉开了自己科研生涯的帷幕。当然,那个时候田老师还没当选院士,但他已经带领大团队,开展了很多项功能材料的研究,成果卓著。和很多研究生同学一样,我当年开始课题时的研究方向也是由导师划定的,并且很幸运地被田老师分配到当时课题组的新兴研究方向分子机器研究领域。分子机器为何物?对于当年刚本科毕业的我来说从未听过,但听名字就觉得挺有趣且高大上。分子机器是一类在微观层面能够像宏观世界的机器一样,通过外部物质或能量的刺激作用,产生分子组分间的“做功”效应,如相对分子运动、旋转、开关、以及影响环境等。都说兴趣是最好的老师,我后面赶紧跟师兄们讨教了一番,请求先入个门,得到了两点重要信息:1)分子机器需要依赖许多超分子化学的知识。我心想这正好“量身定制”,因为我本科毕设虽然是做理论的,但研究对象都是超分子体系;2)分子机器具有相当的多学科属性(包括有机合成、物理化学、超分子、高分子、光化学和光物理、材料和纳米科学等),对研究者的全面性有很高的要求。我心想这也不怕,正好我这个人喜欢挑战。于是在正式做实验之前,我开始了相关文献阅读和学习准备,然后本文主角的名字就要登场了。

[1] 田禾,精细化工科学家,中国科学院院士、发展中国家科学院院士,华东理工大学教授。华东理工大学学术委员会主任,费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心中方主任,结构可控先进功能材料及其制备教育部重点实验室主任,教育部“材料生物学与动态化学”前沿科学中心首席科学家。

那是在研一的《高等精细化学品》这门课上,是田老师授课,我自然听得格外认真。那个时候田老师就已经把科研内容很好地融入了课堂教学之中。其中一节就是讲分子机器,田老师首先从这个领域的代表人物讲起,首先映入眼帘的就是J. Fraser Stoddart (图1)。哇塞,这个名字怎么这么眼熟?原来是在我前不久阅读的文献里面看到过这个名字。但以我当时的鉴别力,并不知道他是该领域的绝对大腕,之所以印象深刻则是得益于我的球迷身份,因为这名字很像德甲的Stuttgart(斯图加特)球队。其实,在Stoddart获诺奖以后,其中文译名才在国内广泛流传开来。那几年我记得他名字的主流翻译是“斯图塔特”,与上述那支德甲球队的就差一个字。后来我不记得哪年起,百度百科上他的名字改成了“司徒塔特”,我想可能是他在美国工作,有参考著名美国驻华大使司徒雷登之名的翻译的缘故吧。

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图1. 2016年诺贝尔化学奖得主Sir James Fraser Stoddart(1942-2024)

说回正题,那节课后,我从记住Stoddart等先驱科学家的名字开始,算是对分子机器这个研究领域开始入门了。这里需要再说明一下,那个时候的分子机器模型,基本上就是指一个大环分子组分通过弱相互作用力“套在”一个相对线型的分子组分上的样子,通过外部刺激使得大环分子发生相对运动的化学体系。Stoddart在他1991年的那篇JACS的开山之作中首次报导了这种模型,一举成就了其该领域内的国际领衔地位。后来在实验室开始做相关课题以后,我们一帮师兄弟也经常会聚在一起聊一聊这个领域的知名科学家,当然聊的频率最高的还是Stoddart。一个师弟非常幽默,喜欢开玩笑,管他叫“斯肚大”,刚好和他的形象还是蛮符合的(图1)。当然我们还是更喜欢亲切地称呼Stoddart为“老爷子”,这个称呼是他年龄、资历、实力、影响力乃至亲和力的综合体现。那个时候还有事没事经常去他的课题组主页看看,看看又发了什么文章?JACSSciencePNAS......一篇又一篇,太牛了!不愧是该领域的绝对权威和先驱,啊呀,我们什么时候才能发呢?

“竹筏”和“航母”的对话

田老师是国内分子机器研究方向的先驱,做出了许多开创性研究进展,在世界范围内也有一席之地。这使得我们经常有机会与世界各地的同行进行交流和切磋。非常幸运的是,2007年,田老师筹备在华东理工大学举办“分子机器和分子探针”国际会议,并且邀请到了一众国内外相关领域内知名的科学家参加,其中就包括Stoddart。而且老爷子还是绝对的核心,虽然那时他还没有获得诺贝尔奖。那次会议的一个重要活动就是给他过65周岁生日。我们课题组就作为志愿者班底进行了紧锣密鼓的会议和生日仪式准备。因此在那次会议上,我和我的师兄弟、同学们第一次零距离见到了传说中的文献中的人物,顿时一股神圣感和超现实感油然而生。

在那次国际会议的报告中,老爷子讲解了他的几个经典分子机器体系:分子梭、分子电梯、Borromean环、分子肌肉和daisy链等,我们在下面听得如痴如醉。在茶歇会议室里,我有幸跟老爷子有过面对面的交流,我当时鼓起勇气以课题为由,向他请教了两个具体的问题。那次零距离交流,我在心底自诩为是“竹筏”和“航母”的对话。这样的经历和感受对我科研生涯的成长有很多感触和铭刻的东西。比较遗憾的是,没人抓拍到对我这么有意义的时刻。这里附上一张当天茶歇会议室的一张全景照来弥补一下(图2)。另外因为我不太喜欢上相,没想到和老爷子来一张合影。但是我几个活泼的师姐师妹们拉着老爷子来了一张,欣赏一下那时65岁的“斯肚大”教授迷人的风采(图3)。

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图2. 2007年华东理工大学“分子机器和分子探针”国际会议茶歇留影,老爷子“隐匿”于人群中

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图3. 2007年华东理工大学“分子机器和分子探针”国际会议上Stoddart教授与华东理工大学精细所部分女研究生的合影。左一,谭文娟(现任职于Apple中国);左二,王凤玲(现任职于国泰证券);右二,冯艳丽(ACS Fellow,现任职于美国陶氏化学);右一,程兰雅(现任职于埃克森美孚)

历史的车轮滚滚向前,时代的脚步永不停歇。2007年之后,我们发现这个方向没有那么容易做了,创新故事不好讲而且也不容易发大文章了。而其它有活力的方向如纳米材料、生物材料、能源材料不断涌现,而且变得非常热门。实际上那一年之前,老爷子就在一篇综述论文中提到:“我清楚地意识到这个方向如果没有应用,那就要走向消亡了!”这就是先驱者的前瞻性和人间清醒,就在我们这些跟风者还在捣鼓老模型的时候,他已经开始把分子机器和MOF以及药物递送材料等融合在一起,关注其实际应用了。但我们其实也并非不知道创新是科研发展的灵魂这个道理,只是受限于那个时代的条件和认识水平,想要做得再好一些不是那么容易。但经过几年折腾下来,我好歹还是博士毕业了。图4是我博士学位论文答辩的一张ppt截图,我们那个时候已经非常好地梳理清楚了分子机器是从超分子开始衍生和发展的,已形成了一个独立台阶的一个领域,而老爷子就是这个领域的领军人物。因此,我和我师兄弟、同学们平日里也会幻想,如果这个领域能够被授予诺贝尔奖,那获奖人一定有他。

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图4. 朱亮亮博士学位论文答辩ppt截图

晋升“徒孙”

博士毕业后,在田老师的推荐下,我到新加坡南洋理工大学做博后,导师是老爷子的高徒——赵彦利教授。从此,我成了老爷子的“徒孙”,他也就变成了我的“师爷”。在老爷子宏伟的学术家族大树(academic family tree)上我成了一条嫩枝,何其荣幸!赵彦利教授是老爷子数一数二的博后高徒。在老爷子决定尝试新研究方向的时候,赵博士就承担了其转型研究的开路先锋。例如他和Yaghi教授合作MOF研究,以及和Zink教授合作纳米药物载体研究,都用到了分子机器的原型或策略,发了很多好文章。我一开始的想法是,在赵彦利博士这个新兴团队里,不仅会有很多新的元素可以汲取,而且又是大圈子里面的人,即使学术研究内容有变动,也容易适应。后来才知道赵老师当初也是相当不容易,大家知道他现在已经是纳米医药领域的国际知名教授了,但当年他入职时却面临研究方向必须转型的挑战(这和国外Tenure-Track制度的硬性规定有关)。一开始他允许我还是从分子机器做起,慢慢从体系和应用的角度再转变方向。后来,我的研究确实也慢慢地向纳米科学的研究上靠了,并有了很多知识和成果上的收获。

那段时间赵老师跟我讲了很多有关老爷子的故事。他说老爷子其实是英国人,夫人很早就去世了,以前节假日经常带学生们去他家里开party。而且有件至高无上的荣光是,老爷子被英国女王授予过“爵士”称号,这可是日不落帝国对各行业最杰出人士的表彰。所以后来老爷子的全名前有个“Sir”,这里的Sir可不是“先生”,而是爵士的头衔。反正到目前为止,我知道的Sir,除了他之外,也就是曼联功勋教练弗格森了。2012年有段时间,老爷子来南洋理工访问(图5),我第二次零距离见到了他。那次我跟他面对面更加详细地介绍了我自己,也提到了07年在华理的那次国际会议,他表示那次会议的很多细节他还记得。那次他在新加坡待了好几天,我后来得知他还是个High男,有好几个晚上拉着赵老师通宵泡吧喝酒,看着年龄大,体型魁梧,但精力极其充沛。

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图5. 2012年老爷子在南洋理工大学访问,其旁边着红色衬衫者为赵彦利教授,其他成员均为博士后和研究生。彼时,南洋理工理学院正在外围整修,拍照地点恰好有个消防锥。有组员提议挪一下,老爷子呵呵一笑说,“保持原貌也许更有意思一些”。因此,此锥有幸与我们一起合影留念了,而且它标明了老爷子和赵老师分享的C位。很荣幸,我正好站立在赵老师的后面。

2012年下半年,张华承博士(现任西安交通大学化工学院特聘研究员)加盟Zhao Group。华承在山东大学获得博士学位,期间曾在美国西北大学老爷子课题组联合培养过,因此我身边就又多一个人给我讲老爷子的故事了。华承讲得让我印象最深的是,老爷子有很多时间在帮学生亲力亲为地改文章和写文章,这让我产生了由衷的敬意。我原以为他这种级别的教授,发的文章那么多,各种会议、邀请那么多,哪有时间亲自改写学生的文章啊?华承跟我讲了,其实即使是老爷子这样大牌的美国教授,课题组也只有他自己这一个PI,没有所谓的小导师、小老板什么的配置。他只有一个自己花钱雇的助理,专门给课题组的文章画图。并没有faculty层面的隶属性教授、副教授、讲师这样的人员。这也似乎反映了美国科研制度、精神和文化方面与其他许多国家的显著差异。因为亲自改写文章,老爷子有充分时间跟课题组每一位弟子当面互动,所以在学生心目中他是多么好的一位长者和朋友。

在新加坡的合同到期时,我打算去美国做博后。我给老爷子发了简历,但他却以当前没有位置婉拒。其实后来完全可以理解,这种事情要能成行需要非常好的机缘巧合。再后来,我从美国哥伦比亚大学学成回国,在复旦大学开始了独立工作。我陆陆续续结识了从老爷子组出来,回国工作的多位中国学子,也依旧会关注老爷子的工作、团队以及他领衔的大圈子。

高光时刻

2016年10月的一天晚上,我躺在床上刷手机,看到了诺贝尔化学奖公布的消息,没想到竟然有这个熟悉的名字:James Fraser Stoddart。我惊讶地叫了出来:老爷子得奖啦!我旁边的儿子竟也受到感染,叫道:妈妈,老爷子得奖啦!我当时的感觉就像自己的一位亲人得奖了一样。确实也是很亲的人嘛,因为老爷子就是我师爷啊!或者可以说,这是我跟诺奖最近的一次了,因为中间就只隔了一个人,呵呵。因为激动,我连夜写了一篇博文发布在科学网上(https://blog.sciencenet.cn/blog-399604-1006918.html)。除了向获奖的科学家致敬,更是告慰一下我奋斗了多年的研究方向。图6是2016年诺贝尔化学奖简介。实际上在这次获奖前后多年,我和这个方向的同僚之间,经常会调侃一下,说老爷子那几年的十月份大概都在等来自斯德哥尔摩的电话,可能2016年忘记等了,电话和奖一下子就来了,哈哈。

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图6. 三位科学家分享2016年诺贝尔化学奖:Sauvage传承了1987年诺奖获得者Lehn的手艺,把超分子结构做成了艺术;Feringa(现华东理工大学诺奖中心外方负责人)的分子马达和分子转子非常有特色,为分子机器领域注入了独特贡献;而老爷子则是真正定义分子机器的人(图片来自网络)

老爷子获奖以后显然更忙了,需要满世界跑,来中国的次数和机会也与日俱增。他先是被天津大学聘请过,后来又去了香港。同时,他的family tree更是根深叶茂,培养的弟子也越来越多,真正实现了桃李满天下。据说他很喜欢东方文化,因此在气候相对暖和的地方,中西方文化交汇比较多的地方,如港澳台、东南亚、澳洲等地,他留下的足迹相对比较多,也可能是美国西北大学所在的芝加哥太冷的缘故。那些年我在国内的一些会议或者专题性的学术讲座上经常能够见到他。然而,前几年因为COVID-19的肆虐,国际交流通道被封锁了,老爷子和国内的同僚们之间交流的自由度受到了很大影响,很多时候只能被迫线上交流。而正好这个时候,老爷子把他身体力行的人生原则总结凝练了下来,通过网络毫无保留地分享给了中国科学家(图7),足见其科研无疆的胸怀,对晚辈成长的关心和对科学精神传承的博爱。

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图7. 老爷子通过网络给中国的同仁们分享了其科研与做人的经验。这些话不是网络上随意能够找到的心灵鸡汤,而是他自己践行了一辈子的人生原则(感谢南开大学蔡康教授提供这些图片素材)

巨星陨落 光照千秋

2024年5月份,浙江大学黄飞鹤教授一行人在杭州组织了一个大环与超分子化学的国际会议。在这个会议上,大批领域内的国际同行是疫情后首次来中国参会。这次老爷子也终于又出现了,但令人唏嘘的是他的身体状况明显地变差了。由于年纪太大,得过新冠,以及其他常年的基础疾病,这使得他消瘦了很多,而且必须依靠轮椅行动了。但他的幽默感依然在线,很热情地跟我们这帮中国的熟人及同行们打招呼。这次他在中国待了挺久,辗转了好几个城市,跟他的中国学生们一起聚了好多次。但是没想到今年的杭州是我最后一次见到他,虽然有所心理准备,但噩耗还是比预料来得更快了些......

老爷子自己的故事虽然讲完了,但他为世界和中国化学事业的发展作出的贡献是永不磨灭的。他对分子机器的定义写进了教科书,让人类对于化学分子的操控达到了一个前所未有的尺度,相关理念和知识在人类的科学发展史上也是留下了浓墨重彩的一笔。如今的分子机器研究范式也早已日新月异,分子机器的思想也已经融入了多学科领域的各个发展方向。例如传统分子机器模型中的机械互锁的概念已经被发展为合成化学领域中的重要方法、分子机器操控方式为很多刺激响应智能材料的发展提供了借鉴、分子机器组分间的作用与协同也给构建新的聚集体、纳米结构、以及高分子材料提供了新的启示。

我在复旦大学开展的独立科研工作,尽管从体系和模型上早已不似我过去从事的传统的分子机器的那些样子,但那颗“分子机器”的心依然被我收藏在心底。事实上,我们可以把“分子机器”理解为广义的,并且现在的研究或多或少也是运用着“分子机器”中的刺激响应的超分子思想和观念,去组建一个新的系统研究工程。例如我们课题组最近几年发展的光激发诱导分子聚集和组装策略(PEIA),就可以把多硫芳烃基元看成一个新型的分子机器模型,牵引高分子材料组分的协同组装和相变,实现面向有序相结构的光功能材料化学的新研究范式。更加巧合的是,就在老爷子驾鹤西去的同一天,我课题组的一篇和分子机器高度相关的论文被ACS Macro Letters期刊接受了。我想,这个应景的巧合不但是我怀念我的这位爵士诺奖师爷最专业的方式,更可能是冥冥之中注定让我们这批青年科学家有力地接过先驱前辈的大旗,让当年是“竹筏”现在应该升级为“舰艇”的我们,带领自己的课题“舰队”,继续驰骋在科学探索的浩瀚大洋上。

郭明雨,姚琳通 编辑



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