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厦大教授让科幻变为现实 液体门控技术“掌门人”侯旭

发布日期:2021年11月29日   浏览次数:

他潜心原创研究,致力于做科技创新的引领者,在世界多尺度孔道研究领域首创的“液体门控技术”,让液体变成“门”,让科幻成为现实,入选2020年度化学领域十大新兴技术。

他向大自然学习,钟情于仿生科学研究领域,在美国《科学》(Science)杂志上受邀发表了关于新兴的仿生纳流离子学在未来人工智能、脑机接口技术中具备巨大潜能的前瞻文章。

他获评“全国创新争先奖”个人奖状、中国化学会青年化学奖,入选美国化学会工业与工程化学研究全球有影响力青年学者等荣誉。

他是世界权威化学组织IUPAC全球青年化学家元素周期表第100号元素“镄(Fm)”的代言人。

他是厦门大学教授侯旭。

他总说,“向自然学习”是新材料、新技术和新体系发展的永恒主题,他每天的工作就是游走于仿生微纳米科学的世界。

从生物到人工,从科幻到现实,80后的青年科学家侯旭在仿生的微观世界书写宏观的命题。

入厦园:“我的梦想在这里升腾”

“2016年,我放弃了哈佛-麻省理工医疗科技学院提供的职位,回到祖国,来到被誉为‘南方之强’的厦门大学。这五年,我的努力得到回报,我的梦想在这里得到升腾,我的青春在这里绽放。”

在2021年厦大新生开学典礼上,侯旭作为教师代表,结合自己的科研经历勉励新生树立远大理想,涵养家国情怀,明德修身、力学笃行、强身健体,在时代大潮中建功立业,矢志报国。

2002年,侯旭以优异成绩考入四川大学 “创新人才班”,攻读生物医学工程专业。2006年,他被保送到国家纳米科学中心攻读物理化学博士学位。2012年,他前往哈佛大学开展博士后的研究工作,并获哈佛大学博士后事业发展奖,同年7月,获评美国化学会SciFinder化学领域未来领袖,是从全球优秀年轻化学家中遴选出来的18位科学家之一。

在国外的学习让他更加深切地体会“出了国更爱国”这句话所沉淀的理想情怀,结束博士后研究,他毅然回国,加盟厦门大学。

回国开展科研是他过往研究工作的转折点,但更意味着从零开始,艰难起步。

初入厦园,成为厦大化学化工学院、物理科学与技术学院的教授,侯旭就被厦大包容自由的学术氛围所吸引。

“厦大化院‘敢为先、重细节、合为贵’的科研传承仿佛有着一股魔力,让年轻的科研工作者能在这里扎根潜心科研。”

困难,当然是有的,而且还不少,比如初建实验室时由于研究方向是全新的领域,所有的仪器设备都要自己搭建等。但就是再怎么困难,他从未说过“放弃”二字。

“感谢厦大灵活的人才引进政策,使得我们年轻的团队能够迅速地成长起来。厦大给予年轻人的空间和支持是我坚持不懈的动力之一。”侯旭说。

正是在这里,侯旭团队引领“液体门控技术”全球的发展,该技术被世界权威化学组织“国际纯粹与应用化学联合会IUPAC”评为“2020年全球化学领域十大新兴技术”。化学领域十大新兴技术每年全球性提名、评选一次,遴选出的新兴技术被期待能更好提升人类生活和社会质量,帮助我们更合理、更高效地利用和转换资源,为新材料、医学等诸多应用领域提供可持续发展的解决方案。

五年的厦园时光,侯旭团队从六七人发展到二三十人,他带领团队开展液体门控技术、仿生纳流离子学等研究在化学化工、材料科学、生物医学、能源环境等领域的基础与应用研究渐渐开花结果。

1本国际学术专著、国内外高水平学术论文30余篇、国内外专利20余项,获评第二届“全国创新争先奖”个人奖状、中国化学会青年化学奖,入选美国化学会工业与工程化学研究全球有影响力青年学者、国际微系统与纳米工程峰会优秀青年科学家等荣誉,受邀参加和主持了世界顶尖科学家论坛,与多位诺贝尔奖获得者交流讨论……硕果满满。

“实验室的大家庭在慢慢壮大,我的小家庭也岁月静好,科研教学稳步推进,我的梦想在这里得以升腾。”侯旭说。

玩科学:“科研中不存在失败”

喜欢看科幻电影,《人与自然》的忠实观众,办公室的书柜上摆满变形金刚、乐高,烧得一手好菜……80后的青年科学家侯旭从来不隐藏自己会玩、懂生活的这一面。

“《星际之门》和《终结者》都给我带来过科研灵感。前者是仿生液体门控膜,后者是利用金属液体制作器件,都是我们目前在做的研究。”

外星科技利用流动态星际之门,扭曲了时间和空间的虫洞,实现物质在瞬间光年传送,受科幻电影的启发,侯旭对“门”的形态概念有了更广义的理解。

在一次偶然的分离实验中,侯旭发现气体会在超过某一个临界压强值时从液体中穿过,而低于这个压强时无法穿过。这一现象让侯旭有了灵感:是否液体也可以成为“门”?

2015年,侯旭首次提出了“液体门控机制”的概念,经过近五年的潜心研究,侯旭将其具体发展成形,并发展了多种响应性液体门控系统,推动了“液体门控技术”中新概念膜材料在化工多相分离、化学检测、空气净化、生物医学等方面的应用。

当然,从科幻到现实,注定不是一条平坦大道。从想法、概念到确立成为一项新的科学研究方向,最终形成技术并转化应用,其中难免经历失败、受到质疑。笃定,坚持却一直是侯旭的态度。抱着“玩科学”的态度和迎难而上的决心,侯旭团队不断攻坚克难,在多尺度孔道领域闯出了一片天地。

在他看来,科研工作不存在“失败”二字,每一次的实验结果都有它的道理,所谓的“失败”只是没有达到你的预期。然而恰恰是这样,才让科研工作越发令人着迷。“如果运气够好,还能在每一次的预期之外收获全新的思路。”

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“液液打印”就是侯旭团队一次意想不到的收获。

有一次,团队成员在用静电纺丝制备液体门控膜材料实验中需要特定功能多孔膜材料时,为了标记材料的位置,事先在锡箔纸上用液体印章做了液体符号的标记并进行了实验。

将两种液体混合在了一起进行液液打印,这原本是一个错误操作。但在“将错就错”的过程中,侯旭敏锐地发现,在控制两种液体的融合后,将其中一种液体再进行固化,会使得整个打印比传统方式更加稳定可控。他带领团队一起尝试各种性质的墨水和可以用于静电纺丝制备的膜材料的组合,观察不同墨水与液体基材组合后的图案转移现象,创新性提出了“液液打印机制”。

“液液打印”全新的互溶液/液界面调控的印刷机制,突破了传统固/液界面浸润性的限制,实现了一种稳定可控的转移印刷与材料制备同步的新技术,也成为了该团队“玩科学”的一段佳话。

运气总是垂青有准备的人。每一次看似偶然的发现背后,是千百次努力的积累。侯旭为“玩科学”的内涵给出了他独有的诠释。

做科普:“很荣幸作为元素代言人”

“向大自然学习,生命创造的很多功能材料都来自液体而非固体。例如生长在热带地区的猪笼草,其叶顶的瓶状体,是捕食昆虫的工具,它的瓶口处,会分泌一种特殊的液体,使得叶子十分湿滑,昆虫遇到后会滑落瓶内而被捕食。……”2020年,侯旭受邀在央视“百家讲坛”栏目主讲科学公开课,以“液体门控膜:一种崭新的门视角”“仿生智能膜材料对人类社会发展的贡献”等为题开讲,带领观众领略科学的奇妙世界。

教学科研之余,侯旭负责承担起了组织厦大化学化工学院的科普工作,常常思考如何让普通公众更好地了解科学,走近科学。他加入中国科协/教育部中学生科技创新后备人才培养计划,作为高中生英才计划导师,指导学员开展科研探索项目,在实践过程中培养学员对科学研究的兴趣;他受邀在《科学》《张江科技评论》等科学期刊上撰写科普论文;他在深圳欢乐海岸Happy Life Festival上开展题为“仿生设计:沟通生物与新材料的桥梁”的科普讲座;受邀参加中国国际电视台(CGTN)全球直播的科普对话节目……

当然,他也面对女儿一个个充满童趣的科学追问,用通俗易懂的语言给出科学的回答。

“这会占用时间,但绝不是浪费时间。希望能通过科普把向往科学的种子撒播出去,让我们更多的年轻一代能有探索世界奥秘的好奇心。”侯旭说。

2019年是由联合国确立的“国际化学元素周期表年”,也是世界权威的化学组织国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)成立100周年。IUPAC与国际青年化学家网络(IYCN)在世界范围内发起了征集,征选118位杰出的青年化学家,参照国际化学元素周期表,制作了一张“青年化学家元素周期表”。入选的青年科学家们不仅为造福全人类而“战斗”在科研前线,还代表着国际化学学科在下一个百年的发展方向。在这张周期表中,出现了九位中国青年化学家的名字。侯旭便是其中之一,代言第100号元素“镄”。

“很荣幸作为元素代言人,这是对我科研工作的肯定与激励,更是在世界舞台上为厦大,为中国发声。当然,这也意味着使命和担当,对全球青少年普及、传承科学知识等社会公益事业的一份责任。”

近期,侯旭刚刚受邀参加了第四届世界顶尖科学家(WLF)莫比乌斯论坛,与诺贝尔奖获得者等顶尖科学家一起圆桌讨论,为公众分享正在照耀人类未来的前沿科技星光,并畅想关于未来的“科学蓝图”。他也曾在首次WLF青科委员会工作会议上,建议将专业的科学议题转译为公众能听懂、感兴趣的内容,强化论坛面向公众的科学传播功能。

作为厦大电化学教工党支部暨厦大化学化工学院电化学科学与工程研究所党支部书记,侯旭把教工党支部建在研究所和教学科研平台上,促进了党建工作与教学科研深度融合。在他与支部同志的共同努力下,电化学教工党支部获评全校唯一的教育部第二批高校“双带头人”教师党支部书记工作室。

“微纳孔道藏世界,液体门控通乾坤,发展科技为民生,传承奋斗有我辈。”这是侯旭的座右铭。漫漫科学征程永无探索终点,瞄准国家重大需求为科技强国贡献力量,侯旭心中的信念从未动摇。

(厦门大学宣传部 欧阳桂莲)