“逐梦”化学——记浙江大学高分子科学与工程系副教授凌君

2015-03-02 03:22
科学中国人 2015年34期
关键词:开环高分子浙江大学

本刊记者 徐 赛

“逐梦”化学——记浙江大学高分子科学与工程系副教授凌君

本刊记者徐赛

20世纪30年代,尼龙纤维被成功研制,人类宣告脱离棉、麻、毛、蚕丝的简单编织时代。21世纪,工业、农业、医药行业、基因生物领域等合成纤维的大范围应用,将人类带入高分子合成材料时代。

未来,高分子材料又将如何改变人类生活?更多性能优良的高分子材料又将如何合成呢?高分子材料合成的关键是催化剂的“加速”作用,而稀土金属配合物的催化作用特点显著,加之中国又拥有丰富的稀土资源,优势得天独厚。

现执教于浙江大学高分子科学与工程系的凌君博士,在四四方方的实验室追逐着毕生之梦,在静谧安然的大学校园实现着育人之心。十年如一日,专注于“释放”稀土中的“催化”作用,他为高分子合成材料研究孜孜不倦,为行业人才的培育默默奉献。

朴实的衣着,朴实的话语,蕴含的却是他为祖国“加速”发展的梦想。

十年躬耕 硕果累累

凌君与化学结缘已逾十载。人生的美好年华,都奉献给了显微镜下的粒粒分子、原子与离子。

高中毕业,他保送入读浙江大学。2002年,从沈之荃院士“麾下”博士毕业后,凌君就开始了留校执教生涯。为提升自己的科研能力,工作3年后凌君毅然奔赴美国南加州大学化学系做博士后研究。凭借学术上优异的研究成果,凌君荣获全国优秀博士学术论文提名奖。这期间,他逐渐缩小研究范围,确定了在离子聚合方向上进行纵向挖掘。

在高分子化学研究之路上,凌君始终把“创新”放在第一位,坚持不懈,展开了一场化学的“逐梦之旅”。

早在2001年,还在读博的凌君就提出了可以利用异丙醇端基终止结合核磁表征方法来判断内酯和碳酸酯类单体开环位置,这一研究发现成为环酯单体聚合机理研究中证明单体开环方式的重要科研手段。

单体开环要在催化作用下才能产生聚合,生成生物相容的聚合物。为寻找环状单体开环聚合的催化剂,凌君带领团队小组成员进行反复试验,证明芳氧基稀土催化剂的催化效果十分有效,它能够在温和条件下催化环酯开环聚合成拥有可控结构的可降解型的均聚与共聚物。并且他还根据稀土催化剂高活性和高可控性的特点,设计出用于催化反应活性差的单体开环聚合的稀土催化剂。

多年研究经历让凌君发觉,科研并非孤立存在,拥有交叉学科的思维方式十分必要。

早在本科时期,计算机编程就是凌君着迷的课程。在之后的化学实验中,他把计算机的编程知识与聚合反应动力学理论结合在一起,独立编写程序,建立了稀土催化开环聚合链转移反应模型、开环共聚单体竞聚率测定模拟方法、稀土催化剂催化丁二烯气相聚合微观反应动力学模型、稀土催化苯乙烯本体配位聚合反应模型等,为聚合实验提供了有效的理论“武器”。同时,运用量子化学计算方法提出了“环状单体在稀土上配位、单体开环插入”理论,从开环聚合的本质上解决了稀土催化剂的催化机理问题。

另外,在离子型聚合的研究上,凌君首次把中国太极中的“阴阳”之理与阴阳离子相结合,于2014年提出“两仪聚合”的离子聚合概念。此概念结合阴、阳离子聚合于一个引发剂的两端,跨越了链式聚合与逐步聚合的界限,实现了从单体开始一步法直接聚合成多嵌段聚合物。

作为一名科研人员,不仅要埋头实验室,还要抬头看未来。发掘社会需求,才能创造出更适合社会发展的科研成果,从而助推人类进步。

在倡导绿色化学的今天,凌君除了把眼光放在离子的聚合问题上,还首次用水萃取的方法实现对水稳定、操作简便的三氟甲磺酸稀土的重复利用,为绿色化学提供新的研究视角。

冰冻三尺,非一日之寒。不积硅步,难以成千里。多年来,凌君得到了社会及同行的极大肯定。迄今为止,他发表近百篇SCI论文、授权专利4项。自2009年以来,他作为负责人承担了多项国家自然科学基金项目,获得德国洪堡高级研究者基金,带领团队成员广泛参与国内外学术合作与学术会议。2015年,由他主持的浙江省自然科学基金项目“稀土催化合成多嵌段聚合物新方法——Janus聚合基础研究”也正式启动,他带领的团队将在高分子合成化学方面开拓出新思路、新方法,成为高分子合成材料领域研究的重要力量………

凌君(右)邀请德国著名高分子科学家Axel Müller教授(左)、日本著名高分子科学家平尾明教授(中)到浙江大学访问。——2014年春摄于浙江大学邵科馆

美国著名高分子科学家Thieo Hogen-Esch教授(中)应邀来浙大高分子系做报告,并与本课题组成员一起进行学术讨论会。——2013年秋摄于浙大高分子系

培育桃李 持续“逐梦”

科研,并非孤军奋战。执教,亦是育桃李满天。

自2002年留校任教,至今已逾10年。三尺讲台,承载着凌君一生的眷恋。时间,早已把他锤炼得炉火纯青。

《计算机在高分子科学中的应用》这一课程自2004年在浙江大学创立伊始,他即作为主讲人教授10多年。在风趣幽默、深入浅出的讲解下,代代学子惠泽于他在Monte Carlo模拟、量子计算方法、分子动力学模拟等计算机模拟方法与高分子化学反应机理、反应动力学、聚合链形态与聚集态结构等方面相结合的见解与心得,在计算化学这条道路上取得了诸多不斐成绩。

仅近3年来,在他的指导下,就有3名研究生赴德国和法国进行3个月以上的交流学习,1名博士生已经获得国家留学基金委资助赴法国进行为期两年的联合培养;另有1人赴法国参加国际会议……

作为老师,最开心的事情莫过于看到自己的学生“青出于蓝而胜于蓝”。为了给学生提供更高的科研平台,凌君借助国际影响力,每年邀请3位以上国外著名高分子科学家来浙大作学术报告,参加课题组学术活动,为学生创造更多的合作交流与锻炼的机会。

与此同时,他在开拓高分子合成材料领域的未来之时,也提醒学生要时刻关注着与交叉学科的联合研究。他教导学生催化剂性质、活性/可控聚合反应方法学、以及新型聚酯与聚氨基酸材料的合成与表征研究是基础工作,合成功能性材料具有可降解性、优良的生物相容性,可作用于药物控制释放、靶向药物载体、基因传输载体等的生物材料领域,因此交叉合作是未来科研之路。

时代在发展,科研在进步。

怀揣着执着的科研精神、敏锐的科学洞察、精准的市场判断,凌君的化学之路一直与时代接轨。活性/可控聚合方法学、新型稀土催化剂的合成与应用、复杂拓扑结构高分子合成与性质、功能高分子材料的合成与应用、量子化学计算与分子模拟……都关系着当前及未来医药工程、基因传输、生物传感器等高精尖领域的快速发展。

如今,日新月异的科技力量引领着生物医用材料领域的快速发展,对新结构和性能的生物相容性和可降解性高分子聚肽/聚酯材料的需求将更加旺盛。在凌君看来,发展新聚合方法和完善聚合理论,设计针对生物医用高分子材料合成的高效高控制性稀土催化剂,不仅是领域所迫,也是时代所需。在今后的科教进程中,他也将会一如既往,向着更加高远的目标迈进。

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