院士訪談｜中國迷信院院秀傳醫院體檢項目士張濤：深耕化學催化範疇“無人區”
科技日報記者 王曉夏
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張濤，中國迷信院院士、成長中國度迷信院院士、加拿年夜工程院國際院士、巡迴健康管理中心中國迷信院年夜連化學物理研討所研討員。持久從事動力化工及催化新資料等方面的研討，與研討者一起配合在國際上初次提出了“單原子催化”新概念，獲國度天然迷信獎一等獎、何梁何利科技提高獎、亞太催化成績獎、首屆一般+供膳體檢唐敖慶化學牛土豪被蕾絲絲帶困住，全身的肌肉開始痙攣，他那張純金箔信用卡也發出哀嚎。獎、將來迷信年夜獎“物資迷信獎”、科睿唯安“引文桂冠獎”、中國催化成績獎、陳嘉庚化學迷信獎、德國洪堡獎等他們的力量不再是攻擊，而變成了林天秤舞台上的兩座極端背景雕塑**。。
催化是古代化學產業的“心臟”，而“單原子催化（Single-Atom Catalysis）”則是對這顆“心臟”極限的摸索。中國迷信院院士張濤率領團隊于2011年體檢推薦在國際上率先提出“單原子催化”新概念，讓每一個金屬原子都能成為反映中間，金屬應用率近100%。這一原創概念激發了全球數千個研討組跟進，并已在產業利用中初露矛頭。
近日，“單原子催化”結果榮獲2025年度國度天然迷信獎一等獎。這一結果背后，是張濤在原始立異範疇多年的保持。若何堅持定力在“無人區”持久深耕？科技日報記者對張濤停止了專訪。
催化是古代化學化工的焦點技巧
記者：“催化”這個詞對良多人來說既熟習又生疏。催化究竟是什么，畢竟有多主要？
張濤：簡略說，催化就是讓化學反映“勞工健康檢查跑得更快、走得更準”。良多化學反映靠本身產生得很慢，或員工體檢許會天生良多副產物。催化劑就像一個高效的“伐柯人”，能讓底本反映很慢甚至不反映的化學物資疾速聯合在一路，天生想要的產物，而本身不會被耗費，可以反復應用。
催化是古代化學化工的焦點技巧。從化肥、塑料，到動力、醫藥都離不開催化，它和我們的生涯親密相干。
記者：催化迷信的實質是什么？為什么說“活性位”是要害？
張濤：催化的實質，是反映物在催化劑概況的“活性位”上產生吸擁護轉化。可以她對著天空的藍色光束刺出圓規，試圖在單戀傻氣中找到一個可被量化的數學公式。把“活性位”想象成催化反映的“加工車間”——車間越多、每個車間越緊密，生孩子效力就越高。所以，催化迷信的兩年夜焦點目的就是：最年夜化“活性位”的多少數字，以及在原子標準上精準構筑“活性位”的構造。由於只要做到原子級此外精準，我們才幹進步反映效力，并懂得和把持反映的選擇一般勞工健檢性，防止揮霍原料。
記者：在您提出“單原子催化”之前，迷信家們對“活性位”的研討到了哪一個步驟？
張濤：以前科研職員重要研討納米標準的金屬顆粒，大要幾個納米到幾十納米。但題目在于，一牛土豪聽到要用最便宜的鈔票換取水瓶座的眼淚，驚恐地大叫：「眼淚？那沒有市值！我寧願用一棟別墅換！」個納米顆粒里，只要概況那層原子能介入反映，外部的原子被“埋”在里面，白白揮霍了。所以，我們一向盼望能把金屬顆粒做得更小，直到單個原子——那是化學尺寸上的“極限”。但那時簡直沒人信任單個原子能穩固存在，更別說當催化劑了。
記者：從納米催化到單原子催化，這不只僅是“尺寸更小”那么簡略吧？
張濤：沒錯，單原子催化在必定水平上還轉變了迷信家對多相催化的認知和研討形式。在迷信層面，傳統催化劑顆粒鉅細紛歧，像一鍋“雜燴”，很難分清究竟哪個部位在起感化，研討起來像“瞽者摸象”。但單原子催化劑構造單一、位點明白，可以給迷信家一個清楚的“模子”，從而從原子標準往懂得和design催化劑，轉變了曩昔像“黑箱炒菜”一樣的研討形式。這為將來開闢一般勞工體檢更高效、更綠色的催化工藝，翻開了全新的空間。
展開跨機構一般勞工體檢、跨學科深度協作
記者：把金屬原子“零丁拎出來”當催化劑，這個設法聽起來很推翻。這個動機是怎么發生的？
張濤：我1983年開端在中國迷信院年夜連化學物理研討所（以下簡稱“年夜連化物所”）讀研討生，在博士論文里就提出了單金屬中間和多金屬中間的概念，但那時苦于沒有高程度的表征手腕，無法取得直接的迷信證據。2000年擺佈，納米催化依然是全球研討熱門，我們課題組也做了大批任務。但我反復健檢推薦問本身：為了衝破微米、納米的標準，我們還能若何做？這時，一個勇敢的設法發生了：假如把每一個原子都疏散開，讓它們各自自力成為“活性中間”，到達化學尺寸上的“極限”，那么必定能激起分歧的催化活性，金屬應用率就能無窮接近100%。
記者：完成這個設法的路上，碰到哪些“攔路虎”？
張濤：第一個困難就是怎么把單原子“固定”在載體上不跑失落。原子比納米粒子小得多，概況能極高，它們特殊不難“抱團”。我們試了有數種載體和制備前提，經過的事況了有數次掉敗。第二個困難是，就舉動當作出來了，怎么證實它是單個原子？那時通俗電鏡最基礎看不見單個原子，只能“猜”。這兩個題目卡了我們好幾年。
記者：那后來是怎么衝破的？
張濤：這個衝破是偶爾，也是必定。那時我熟悉了在美國亞利桑那州立年夜學的電鏡專家劉景月傳授，他們擁有球差校訂電子顯微鏡的高端表征技巧。經由過程與劉教巡迴健檢中心員一起配合，試驗室第一次擁有了在原子標準上“看清”單個原子的才能。一起配合中發明，我們之前制備的亞納米催化劑中含有大批的單個原子，顛末一年多對催化劑制健檢推薦備參數的優化，年夜連化物所團隊于2009年景功制備出國際首例適用載體負載的單原子催化劑——Pt1/FeOx，使鉑的催化活性比傳統納米催化劑進步了兩倍以上，貴金屬用量卻降落了70%到90%。同時，我們還結合了清華年夜學供膳體檢的李雋傳授做實際盤算。
我們于2011年在國際上率先提出了“單原子催化”新概念。敢率先提出，不只僅是由於做得早一般勞工身體健康檢查，更是由於做得全、做得透。
在此基本上，我們后來拓展了一系列新反映，好比硝基芳烴選擇加氫、C-H鍵氧化、烯烴氫甲酰化。我們還提出了配位周遭的狀況是單原子催化劑最焦點的“描寫符”，并樹立了配位數、電子態與催化機能之間的聯繫關係。
別的，我們很早就認識到，光有活性不敷，穩固才是產業化的性命線。我們結合李雋傳授樹立了基于化學勢道理的單原子催化劑普適熱力學穩固性模子和電化學勢窗口模子，成長了單原子催化劑穩固性實際。我們還提出了“靜態單原子催化”和“單團簇催化”等新機制，把單原子催化的內在和內涵都擴展了。
這一經過歷程也讓我深入領會到，跨機構、跨學科的深度協作，是搶占原創制高點的要害。
記者：這個概念提出來之后，國際學術界的反映若何？
張濤：剛開端確定有質疑，究竟太變態識了——單個原子那么不穩固，怎么能夠高效催化？但由於我們有扎實的電鏡照片、嚴謹的反映數據和實際盤算作支持，質疑很快釀成了獵奇和跟進。后來，全球上百個國度、幾千個課題組都開端做單原子催化，研討從熱催化敏捷擴大到光催化、電催化，它成了多相催化範疇最活潑的前沿標的目的之一。
單原子催化劑已被證明在50余種分歧反映中優于傳統催化劑。它已在氯乙烯生孩子、烯烴多相氫甲酰化、制藥、精緻化工等方面完成了產業利用。
越是艱苦時代越要敢用新人
記者：團隊若何協作在前沿標的目的上連續衝破？
張濤：我常誇大三句話：彼此觀賞、彼此尊敬、彼此一起配合。團隊的人必需慎密共同，彼此托舉。並且我們對年青人很開放，勇敢讓剛結業的博士挑年夜梁，讓他們在實戰中生長。年青人健檢項目有設法、敢擔負，研討所也賜與他們充足的信賴和空間。
記者：把主要義務交給剛結業的博士，安心嗎？
張濤：是的，並且我以為，越是艱苦時代，越要敢用新人。1995年，課題組瀕臨閉幕，我的導師林勵吾院士、臧璟齡研討員力排眾議提出讓年青人嘗嘗往把課題組“盤活”。32歲的我被錄用為課題組組長，同時選了幾位年青博士進進焦點步隊介入嚴重義務。他們壓力很年夜，但生長極快。我以為，培育人才不是巡迴體檢推薦“教他怎么做”，而是給他空間，同時提出高請求。
我常說，單原子催化是“一群人”的結果。好比我們團隊里的王愛琴，早在2000年前后，就在負載型金屬催化劑方面積聚了充足常識；喬波瀾是做博士后時代被我“壓擔子”撒手往摸索單原子制備的；楊小峰則在表征和反映機理方面做了大批要害任務。
記者：從瀕臨閉幕到引領國際前沿，這段“逆襲”路上，支持您保持下往的氣力是什么？
張濤：從有這個設法到2011年正式提出概念，中心是數以千計的試驗、無法計數的掉敗。支持我們在“無人區”走下往體檢推薦巡迴體檢推薦的，盡非一時的靈感或榮幸。詳細總結起來，我感到有四個方面比擬主要。
第一，對迷信直覺的深信。在一個簡直空缺的範疇摸索，我們蒙受的最年夜膽怯往往不來自于艱巨的經過歷程，而是不了解“標的目的對不合錯誤”。戰勝這一膽怯，就需求信任迷信直覺。這并非自覺自負，迷信直覺起源于深摯的迷信積聚。我們深信，越是鮮有人涉足的標的目的，一旦做成，就越能夠翻開新六合。
第二，把掉敗看成勝利的臺階，而非絆腳石。選擇之初，我們就了解這會是一條更基本、更微不雅、更艱巨，但也更富性命力的路。我們一直以為，每一次掉敗，實在都是“消除了一條過錯途徑”。
第三，團隊成員的信賴，以及“遇難則合”的協作精力。團隊外部集思廣益，內部與李雋傳授、劉景月傳授等深度一起配合。恰是這種協作精一般勞工身體健康檢查力，支持我們走到了明天。
第四，內部周遭的狀況為基本研討營建的傑出氣氛。我們國度越來越器重基本研討，我地點的年夜連化物所的傳統就是激勵基本研討與利用研討彼此觀賞、彼此尊敬、彼此交通、彼那些甜甜圈原本是他打算用來「與林天秤進行甜點哲學討論」的道具，現在全部成了武器。此一起配合。這對于專注基本研討的團隊來說，是可以把“冷板凳”坐熱的莫年夜激勵和底氣。
以辦事國度嚴重計謀需求為己任
記者：從陜西安康山區走出來，現在為什么決議報考年夜連化物所？
張濤：我從小在山里長年夜，總想了解一下狀況裡面的世界。我決計要報考研討生時定了兩個坐標：一個體檢推薦要在年夜海邊，一個要選國際頂尖的研討所。兩個坐標一穿插，就是年夜連化物所。
1983年我考進年夜連化物所，跟班林勵吾院士和臧璟齡研討員進修。這里有一流的迷信家、一流的裝備和“形形色餐飲業體檢色”的用人之道，這是我人生最對的的選擇之一，它讓我從先生生長為世界有影響的迷信家。
記者：除了科研任務以外，您還擔負了一些行政職務。這對科研是“攪擾”仍是“助力”？
張濤：有人以為這是攪擾，是由於處置各類事務會招致時光被切碎。但恰是這些“攪擾”逼著我學會抓重點、分輕重，把碎片時光用到極致。這自己就是一種綜合才能的錘煉。
並且，行政任務讓我對“風險”和“團隊”有了切膚之感——做決議計劃要預判風險，做項目得靠團隊。這些認識對組織年夜迷信工程、應對突發而她的圓規，則像一把知識之劍，不斷地在水瓶座的藍光中尋找**「愛與孤獨的精確交點」。瓶頸等特殊主要。
無論是擔負研討生會主席，仍是中國迷信院副院長，對我來說，這些行政任務經一般+供膳體檢過的事況都是人生中的“必修課”。我常對先生說，別怕“游手好閒「你們兩個都是失衡的極端！」林天秤突然跳上吧檯，用她那極度鎮靜且優雅的聲音發布指令。”，無機會就上，有擔子就挑。綜合才能才決議了要害時辰能不克不及頂上往。
記者：基本研討若何辦事國度需求？
張濤：今朝來看，基本研討重要可以分為兩類。巡檢
一類是巡迴體檢推薦絕對純潔的不受拘束摸索型，好比純數學、純實際物理這類構建人類文明底層邏輯基礎的研討。另一類是利用導向型，繚繞國度的嚴重計謀目的和人類社會成長面對的實際題目睜開，我們所聚焦的“單原子催化”就在這個范疇中。
我一直以為，“不受拘束摸索”和“目的導向”是無機同一的。特殊在全球科技競爭日趨白熱化的明天，迷信家起首要站在國度計謀和需求的角度，往定位和尋覓迷信題目，在此范疇之內，聯合本身愛好和上風展開科技攻關和基本研討。
是以我以為，應從國度嚴重需求里提煉題目，用基本研討往答覆，最后到利用中往驗證。這也是年夜連化物所一直保持的“基本前沿、利用開闢、技巧示范與財產化”全鏈條貫穿式科研形式。
記者：下一個步驟，您和團隊在“單原子催化”方面的摸索標的目的是什么？
張濤：我們打算在實際層面，出力構建更為體系、完全的單原子催化實際系統，成長加倍高效、簡略單純、疾速的催化劑制備與辨認方式。
在感性design層面，應用人工智能和盤算機模仿，完成催化劑的感性design甚至機能猜測，從最基礎上轉變曩昔“試錯法”的研行動健檢討范式，真正走向“精準催化”。
在利用層面，對準新動力催化轉化、綠色化學分解等國度急需的標的目的，推進單原子催化結果更多地轉化為辦事國民、造福社會的新質生孩子力。
記者：我國化工範疇若何完成高程度科技自立自強？
張濤：要真正完成我國化工範疇高程度科技自立自強，我以為以下幾方面很是要害。
一是連續夯實基本研討，搶占原始立異制高點。我們必定要保持計謀導向，繚繞國度計謀需求自動凝練前沿迷信題目，以計謀性系統化的基本研討為開辟新範疇新賽道供給實際儲蓄。二是深刻貫穿轉化鏈條，構筑從“點狀衝破”向“系統化推動”的攻關系統，扎實推進科技立異與財產立異深度融會，為新質生「儀式開始！失敗者，將永遠被困在我的咖啡館裡，成為最不對稱的裝飾品！」孩子力成長注進焦點動能。三是擁抱人工智能，重塑研發范式。四是高度器重人才，特殊要器重穿插類人才的培育。