8月16日，未來科學(xué)大獎(jiǎng)委員會(huì)公布了2024未來科學(xué)大獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)名單。我所張濤院士、清華大學(xué)李亞棟院士因?qū)Α皢卧哟呋钡陌l(fā)展和應(yīng)用所作出的開創(chuàng)性貢獻(xiàn)獲得“物質(zhì)科學(xué)獎(jiǎng)”。
化學(xué)工業(yè)對(duì)現(xiàn)代社會(huì)的各方面具有重要的影響，而催化是當(dāng)今化工產(chǎn)業(yè)的核心科技。開發(fā)高效催化劑和相應(yīng)可行的合成方法是化學(xué)及化工學(xué)科最重要的研究目標(biāo)之一。固相金屬催化劑，通常是納米顆粒催化劑，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。為了開發(fā)金屬原子利用率最優(yōu)且催化位點(diǎn)及模式均一的異相金屬催化劑，自上世紀(jì)60年代起，探索將金屬分散于載體表面以單個(gè)金屬原子為異相催化中心的催化劑開發(fā)就時(shí)有文獻(xiàn)報(bào)道，但是該領(lǐng)域一直未得到發(fā)展。究其原因，缺乏簡(jiǎn)易可行、廣泛適用的單原子異相催化劑制備以及科學(xué)表征方法是制約該領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵因素。
張濤、李雋和劉景月于2011年報(bào)道了鉑（Pt）以孤立金屬單原子狀態(tài)鑲嵌于氧化鐵（FeOx）中的異相催化劑。這項(xiàng)研究建立了以單原子鉑為活性催化位點(diǎn)的簡(jiǎn)單易行的固相催化劑的合成與鑒定，并展示了該催化劑具有優(yōu)越的催化活性和選擇性。張濤和合作者將此類催化劑所促成的催化功能命名為“單原子催化（Single-Atom Catalysis，SAC）”。他們繼而展示了“單原子催化”可延伸至多種金屬、載體和催化反應(yīng)。這項(xiàng)里程碑式的原創(chuàng)性研究觸發(fā)了“單原子催化”的爆發(fā)式發(fā)展，使其迅速成長(zhǎng)為活躍的新興催化研究領(lǐng)域。
李亞棟和合作者們系統(tǒng)性地開發(fā)了可設(shè)計(jì)、可控且具有普適性的單原子催化劑的合成方法。這些方法可提供形貌和絡(luò)合環(huán)境確定的單原子催化劑。這些方法促成了具有高載量中心金屬和均一微觀結(jié)構(gòu)的單原子催化劑的大規(guī)模合成，為此類催化劑應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。這些方法被廣泛用于具有各種功能的催化劑合成，從而推動(dòng)了單原子催化在化工、材料、能源和環(huán)境等領(lǐng)域的發(fā)展，使其具有更為廣泛的影響力。
張濤和李亞棟的開創(chuàng)性工作為認(rèn)知異相金屬催化劑的活性位點(diǎn)開啟了一道門，也為在原子精度上調(diào)控固相催化劑提供了有效途徑。他們所引領(lǐng)的單原子催化研究已成為異相催化最前沿領(lǐng)域。他們的研究成果已促使氯乙烯、乙酸、丙醇等大宗化學(xué)品綠色環(huán)保又高效節(jié)能的工業(yè)化生產(chǎn)，從而顯示了單原子催化助力于人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展的潛力。
未來科學(xué)大獎(jiǎng)設(shè)立于2016年，由科學(xué)家和企業(yè)家群體共同發(fā)起。未來科學(xué)大獎(jiǎng)關(guān)注原創(chuàng)性的基礎(chǔ)科學(xué)研究，獎(jiǎng)勵(lì)在中國(guó)內(nèi)地（大陸）、香港、澳門、臺(tái)灣做出杰出科技成果的科學(xué)家（不限國(guó)籍）。2016年至今，未來科學(xué)大獎(jiǎng)共評(píng)選出39位獲獎(jiǎng)?wù)?，他們均是來自生命科學(xué)、物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)等基礎(chǔ)和應(yīng)用研究領(lǐng)域極具成就的科學(xué)家，做出了原創(chuàng)性且產(chǎn)生了巨大國(guó)際影響的研究工作。未來科學(xué)大獎(jiǎng)目前設(shè)置“生命科學(xué)獎(jiǎng)”“物質(zhì)科學(xué)獎(jiǎng)”“數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)獎(jiǎng)”三大獎(jiǎng)項(xiàng)，2024未來科學(xué)大獎(jiǎng)“生命科學(xué)獎(jiǎng)”獲得者為鄧宏魁；“數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)獎(jiǎng)”獲得者為孫斌勇。我所楊學(xué)明院士曾獲2022未來科學(xué)大獎(jiǎng)“物質(zhì)科學(xué)獎(jiǎng)”。（文/圖 楊小峰）
