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    江雷院士丨从荷叶、鱼鳞、仙人掌中吸取科研灵感,师法自然...
    来源: 时间:2023-02-27 11:48:10 浏览:2062次

    江雷,中国科学院化学研究所研究员、博士生导师,无机化学家、纳米材料专家,北京航空航天大学化学与环境学院院长、中国科学院大学未来技术学院院长,中国科学院院士、发展中国家科学院院士、美国国家工程院外籍院士、澳大利亚科学院外籍院士。

    作为仿生领域的先驱者和推动者,江雷院士迄今为止在包括Nature、Science、Nat. Nanotechnology.、Nat. Mater.、Nat. Comm.、Chem. Rev.、Chem. Soc. Rev.、Acc. Chem. Res.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem.、Adv. Mater.等顶级学术期刊上发表SCI论文1000余篇,总引用量高达17万余次,H因子193,且多次作为Highlight在Nature、Science及其系列期刊报道,已获发明专利授权70余项,并担任多个国际期刊编委。


    图1 谷歌学术检索江雷院士学术成果信息

    然而,就是这样一位顶级的学术大佬,成名研究却起始于人们生活中不起眼的荷叶、杨树叶、蚊子、蜘蛛丝等大自然事物,并据此开辟了国内的仿生领域,也推动了该领域在世界范围内的飞速发展!

    本期,笔者就带领大家走进见微知著、师法自然的江雷院士!



    传奇伊始



    1965年3月,江雷出生在吉林长春,祖籍江苏镇江,父亲是吉林大学化学系的教授,母亲是化学专业杂志的主编,妥妥的书香门第。

    在家庭的影响下,江雷无忧无虑的度过了童年、小学,但成绩却并不出色。家庭条件优渥的他体会不到贫苦人家寒窗苦读、立志出人头地的迫切,对待学习反而有点漫不经心、吊儿郎当。

    1976年,上初中后,江雷的这种情形越发严重。再加上当时正处于叛逆年纪,江雷的成绩在班上甚至经常排倒数,父母看在眼里,急在心里,却苦于劝说无用。还好他碰到了当时的班主任穆怀荣老师和后来的贾明老师,正是两位师者的因材施教和无私帮助,叛逆的江雷的学习成绩逐渐走上了正轨。


    图2 江雷中学时期的恩师穆怀荣(左图,右二)和贾明(右图)

    1979年秋,江雷以优异的成绩进入东北师范大学附属中学。

    三年后,江雷又以优异的成绩考入吉林大学物理系。由于家庭的熏陶,江雷早早的就定下了继续深造的想法,并提前开始了准备!

    1987年,从吉林大学毕业获物理学学士学位后,江雷选择留在本校就读化学系物理化学专业硕士。由于成绩出色且早有准备,他读了半年硕士课程就提前一年进了实验室。整个硕士期间,江雷共发表了10余篇论文,其中一篇甚至获得了吉林大学“青春杯”科技论文大奖赛特别奖。

    1990年,硕士毕业的江雷并不向同期的同学那般纠结于继续深造或寻找工作,他心中根本就没有离开吉林大学的想法,他想继续做研究,做化学研究!

    那年秋天,江雷在家人的支持下,选择留校深造,师从李铁津教授。而这一个决定或者说选择,可以说是江雷研究生涯里不可忽视的一环!

    科学家的另一个含义必须是教育家,而李铁津教授正是这样一位教育家!除了突出的科研成就,除了学业上的指导,李铁津教授“不会轻易否定学生的‘离谱’课题,任何事情都相互沟通,鼓励学生创造力”。正是这样的思想熏陶,才养成了日后江雷院士见微知著、敢想敢做的科研性格!

     

    图3 李铁津教授

    1992年,江雷获得吉林大学与日本东京大学联合培养博士生的名额,作为中日联合培养博士生被公派去东京大学攻读博士学位,师从国际光化学家、有着“光触媒之父”之称的藤岛昭教授。

    在日本留学的江雷备受藤岛昭教授影响,深刻体会到研究的乐趣。因此,1994年回国获得吉林大学博士学位后,江雷再次选择出国深造,留在日本东京大学做博士后研究。

    1996年,研究成绩突出的江雷被导师推荐到日本科技厅神奈川科学技术研究院,先是担任高年薪的专任研究员,后来则成为主管“光电界面相变控制”这一课题的组长。

    也就是在这一年,江雷在德国汉堡参加了一个扫描隧道显微镜相关的国际会议。在和几位外国科学家一起喝啤酒的时候,有人提到,如果能够把荷叶超疏水的原理解析出来,那应该是挺有意思的一件事。就是这么小小的一个插曲,被江雷深深的记在了心里,成就了日后蜚声中外的江雷院士,也引领了国内的仿生领域!



    仿生领域先驱者



    在日本留学期间,江雷主要研究光诱导表面相变相关的内容。某一次,在观察微观结构时,他看到在纳米尺度下,两个亚稳态在同一个表面上存在。结合当年荷叶超疏水现象,他带领团队进行了超疏水材料的设计,并深入研究了其中的机理。

    1998年春,江雷在日本化学学会上首次提出“二元协同纳米界面结构”理论。同年5月份,江雷获得了日本文部省颁发的青年特别奖励基金。12月份,江雷通过了中国科学院化学研究所的“百人计划”答辩,化学所为他配置了专门的助手,负责二元纳米界面材料实验室的筹备事宜,在筹建实验室时,导师藤岛昭教授和桥本教授一起提供并赠送了价值上千万日元的仪器。

    1999年底,江雷团队隆重推出超双亲性(既亲水又亲油)二元协同界面材料技术和超双疏性(既疏水又疏油)二元协同界面纳米材料,并使该技术迅速走向实用化。

    2001年,江雷团队又成功研制出超双疏阵列碳纳米管膜。接着,他又分别利用普通疏水高分子、甚至双亲高分子实现了超疏水特性,被国际权威期刊Advanced Materials的主编特邀撰写了系统综述性文章。同年,江雷获国家自然科学基金委员会杰出青年基金资助。

    2003年,江雷团队首次用亲水性的聚乙烯醇分子,研制成功超疏水性的聚乙烯醇纳米纤维。

    随后,江雷带领团队通过向自然学习,研究荷叶、水黾腿、蚊子的复眼、蜘蛛丝、仙人掌等生命体系的微观结构与超疏水性和超亲水性的构效关系,建立了超浸润界面材料及界面化学体系,并成功的将基础研究成果转换成应用产品。除了油水体系,他还将超浸润体系推广到其他液体体系,如离子液体、有机液体、乳液、生物流体以及液态金属等,均显示出广泛的应用前景。

     

    图4 江雷院士团队“蛛丝集水机制”相关成果发表在Nature期刊上 

    突出的研究成果带来了铺天盖地的荣誉!

    2004年,江雷兼任国家纳米科学中心首席科学家。

    2005年,江雷以“具有特殊浸润性(超疏水/超亲水)的二元协同纳米界面材料的构筑”成果获国家自然科学二等奖(第一获奖人)。

    2007年,江雷被聘为“纳米研究”重大科学研究计划“仿生智能纳米复合材料”项目首席科学家。

    2008年,他又兼任北京航空航天大学化学与环境学院院长。

    ……

    苦心孤诣、敢为人先,他收到了最好的回报!2009年12月,江雷当选中国科学院院士!

    而这,仿佛只是开始!

    2012年,江雷当选发展中国家科学院院士。

    2013年,何梁何利基金科学与技术进步奖获奖名单公布,江雷院士荣获该奖!该奖项旨在评选做出杰出科研成果的科研工作者,奖励他们为国家、为社会发展做出的突出贡献。

    2015年,江雷院士获得第三届中国国际纳米科学技术会议奖(China Nano Award),这是中国学者首次获得这一殊荣。

    2016年,江雷当选为美国国家工程院外籍院士。同年5月,因在仿生领域的杰出贡献,江雷院士获得第21届“日经亚洲奖”科技奖。该奖项于1996年设立,旨在推动亚洲地区经济、科技、文化发展,表彰在上述领域做出突出贡献的个人与团体。

    颁奖评委会这样评价江雷院士:他从自然出发,阐明了荷叶表面超疏水,蜘蛛丝超强定向集水及鱼鳞表面水下超疏油的科学机理。研究了一系列超浸润系列功能材料,这些材料被广泛应用于世界700艘以上船舶,为世界产业做出巨大的贡献。


    图5 江雷院士获日经亚洲奖

    2017年5月,江雷院士再获大奖——全国创新争先奖,以表彰其在纳米仿生领域的重大突破。这是继“国家自然科学奖”“国家技术发明奖”“国家科学技术进步奖”之后,中国批准设立的又一个重要的科技奖项,是国家科技奖励体系的重要组成部分和补充,是国家科技奖项与重大人才计划的有机衔接,是仅次于国家最高科技奖的一个科技人才大奖。

    江雷院士当之无愧!



    永不止歇的传奇



    当被问到什么是真正的科学时,江雷院士这样回答:我认为真正的科学只有两种,一是创造新知识,二是创造新应用。而关于研究方向的选择,我认为最重要的是要向自然学习。好的选题往往不是研究者自己选的,而是自然已经帮我们选好的。比如说,仙人掌能在沙漠里存活是客观事实,我们去研究它,只要不轻易放弃,就不太可能失败。我们要去发现问题,而不是去制造问题,不是去跟着别人的脚步做研究。

    不管外界环境怎么变换,江雷院士一直都在遵从自己内心的“科学观”,多年如一日的研究终是换来了硕果累累。然而,纵然诸多荣誉加身,江雷院士前进的步伐却依然没有停止!

    2018年3月,江雷院士获得德国洪堡基金会授予的2017年度洪堡研究奖(Humboldt Research Award),以表彰其在仿生界面研究领域和亚洲材料化学学科引领等方面取得的卓越成就。德国马普学会胶体与界面研究所所长这样评价江雷的研究成果:His work contributed directly to the renaissance of colloid and interface chemistry他的研究成果直接推动了胶体与界面化学的复兴)。

     

    图6 江雷获德国洪堡研究奖

    同年5月份,中国化学会第31届学术年会在杭州召开,江雷院士因利用仿生原理建立和发展超浸润界面科学体系,为胶体与界面科学的发展做出了杰出的贡献,而获颁“中国化学会化学贡献奖”。

    2018年9月,由香港求是科技基金会主办、中国科学技术大学承办的2018年度“求是奖”在安徽合肥揭晓,中科院院士江雷获得“求是杰出科学家奖”。获奖理由是:他师法自然,制备了可以在超浸润体系的状态之间进行智能转换的仿生二元协同纳米材料,在诸多领域具有应用前景。同时,他的研究工作结合了物理学、材料科学与化学的成果,与多个学科的研究者都有合作关系,实现了跨学科的成就,极大地影响了材料化学,纳米材料,微/纳流体,界面和生物材料等多个相关领域。


    图7 江雷院士获“求是杰出科学家奖”(中)

    2022年12月中旬,经陈嘉庚科学奖各评奖委员会严格评审,并经陈嘉庚科学奖基金会理事会审议批准,授予“复微分几何及其应用”等6个项目2022年度陈嘉庚科学奖。其中,中科院江雷院士作为主要完成人荣获2022年度陈嘉庚科学奖中的化学科学奖,以表彰其对超浸润界面材料体系的杰出贡献。

    在纳米仿生领域,江雷院士是先驱者,亦是传奇!


    结语



    他是见微知著、心细如发的代名词,他把对自然的观察代入到自己的研究之中,开创了一个全新的领域,他的眼里没有名与利,只有对大自然的敬畏与欣赏。他告诉我们大自然才是最好的研究对象,他向我们深刻诠释了什么是“一花一世界,一叶一菩提”。他就是师法自然的江雷院士,一位长者、一位学者、一位探索者、一位先驱者!

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    12条评论
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    全部 3小时前 四川
    文字是人类用符号记录表达信息以传之久远的方式和工具。现代文字大多是记录语言的工具。人类往往先有口头的语言后产生书面文字,很多小语种,有语言但没有文字。文字的不同体现了国家和民族的书面表达的方式和思维不同。文字使人类进入有历史记录的文明社会。
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