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是不是总在感叹：为什么在科研的路上，预期和结果总是背道而驰？意料之外的情况层出不穷？你是如何看待这些意外呢？认为是失败、错误、抑或是新的发现？浙江大学刘明研究员分享了他的经历：意外的实验结果是可以促成重要发现的。不过，意外并不完全孤立，需要日常的积累作为支撑。二者相辅相成，积累为意外发现提供了背景和理解基础，而意外发现如果经过深入挖掘，又会成为新的积累，推动科学的创新与发展。所以，在探索中，你要善于发现、勤于思考、勇于尝试、乐于表达。每个实验、每份总结、每次汇报、每篇文章都是锻炼和积累的过程，助力你抓住机会，实现创新和飞跃！本期栏目对话浙江大学刘明研究员，分享他在功能超分子及多孔材料领域研究的成果及经历，以及对科研和人才培养方面的感悟和体会，希望能为您带来收获与启发。
浙江大学化学系“百人计划”研究员，博士生导师，国家级青年人才计划入选者。入选浙江省领军型创新创业团队。2009 年获得浙江大学化学博士学位，长期从事功能超分子及多孔材料领域的相关研究，近年来以第一或通讯作者在化学领域国际知名期刊上发表多篇论文；研究成果被 Nature、Science、C&EN 专题报道。研究聚焦于功能导向的有机小分子材料的合成、应用与开发，在环境污染控制、清洁能源等功能材料领域取得多项具有应用潜力的成果。曾获得 2016年英国皇家化学学会科技创新一等奖，2016年英国皇家学会创新奖，2020 年 Nature Research 科技转化奖等重要奖项。
关于刘明研究员及课题组更多信息，请点击链接查看网页：
http://www.mingliulab.com/Q: 您长期从事功能超分子及多孔材料领域的研究，是否能请您跟我们介绍一下您课题组的研究侧重与相关成果？
A：我们课题组聚焦于“分子孔”的设计与合成，并探索其应用开发。与更为常见的多孔材料（如沸石、MOFs 和 COFs）不同，这类材料的孔道是由离散的分子组装形成，其中最具代表性的分子就是多孔有机分子笼（POCs）。它是一类有着内部空腔的笼状分子，通过弱相互作用力组装形成联通的孔道结构并在固态下展现永久多孔性能。与传统多孔材料相比, 这类材料有着孔道结构精细可调，模块化组装以及良好加工性的优点，近年来在污染气体捕获、气体分离、催化和能源材料领域都展现了良好的应用潜力（Chem. Commun., 2022, 58, 11333-113466）。在材料设计上，课题组积极应用了数据驱动下的材料研发模式，搭建了多孔有机分子的标准结构数据库（http://www.mingliulab.com/MCD），结合高通量实验和人工智能算法，探索新型有机分子基功能材料的理性设计与定向合成。
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(a)
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(b)Fig.1 部分成果：（a）基于先进材料的膜材料发展时间表（Mater. Chem. Front. 2023, 7, 3560-3575，Materials Chemistry Frontiers Emerging Investigator Series 2022–2023）；（b）多孔有机笼的应用进展（Chem. Commun., 2022, 58, 11333-113466）Q: 产业转化是科学探索的重要目标，您觉得从实验室到应用最关键的问题有哪些？
A：科研成果从实验室到应用仍然有很长的路要走，需要解决的关键问题包括：实验室中制备的产物/材料是否能顺利放大生产，实现从克级到公斤级，乃至吨级的宏量制备；成本是否能控制，使其相对于市场现有技术有足够的性价比；最后还有在具体使用场景中的稳定性和耐用性。Q: 在您从事科研的道路上，是否有什么特别有意思或者难忘的故事愿意和大家分享呢？A：意外的实验结果促成重要发现。2012 年我在利物浦大学做博后期间参与一个课题，尝试用胺基分子笼来负载金属离子用作离子传导材料。为了制备具有良好结晶度的分子笼材料，尝试了用不同的有机溶剂作为负载溶剂，结果发现使用常见的丙酮作为溶剂时，样品溶液在几分钟之内就长出了亮闪闪的单晶，这种晶体生长的速度明显有别于常规的单晶培养生长方式。但核磁表征却显示了非常杂乱的谱图，最开始以为是分子笼化学结构被破坏，但仔细的研究发现，原来是丙酮分子上的羰基与还原胺分子笼中相邻的二胺发生了反应，形成了刚性的五元环，像蝴蝶结一样把分子笼的两条边紧紧拉在一起；这些分子笼变得刚性后更易堆积，更易以单晶的形式沉淀出来。理解了这种构效关系之后，我们拓展尝试了用不同的含羰基小分子来“打结”分子笼，发现这一策略可以提高分子笼的结构刚性从而提高多孔性能（J. Am. Chem. Soc., 2014, 136, 7583-7586）。进一步利用这一策略，我们还能对笼内空腔做精细的调节，从而实现了对分离难度大的氢同位素进行了高效筛分（Science, 2019, 366, 613-620）。这些成果都来源于这一“意外”的实验结果，以及对这一意外结果的深入探究。Q: 祝贺您的学生章金金同学在首届 RSC“视觉科研”封面大赛中获得了 🔗 “十佳封面”的好成绩！作为导师，除了日常的学习和实验，您还鼓励学生通过什么样的活动或机会来提升锻炼他们的综合能力？
A：在科学研究中，表达能力与实验能力同样重要。这包括了怎么通过文章或报告的形式将自己的科研成果和科研思想清楚地展示给同事、同行。在这个过程中一方面能帮助自己梳理和凝练思路，另一方面清楚的展示也更容易得到针对性的反馈和帮助。因此，我会督促学生们重视撰写每一份工作总结和每周的组会报告，并及时给与反馈；同时也积极鼓励学生们参加各类学术会议去学习和锻炼这方面的能力。
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Fig.2 章金金同学的 Chemical Communications 的期刊封面获得 RSC “视觉科研”封面大赛“十佳封面”
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Fig.3 刘明研究员与学生出席 2024 中国化学会年会 RSC “视觉科研”封面大赛颁奖仪式
Q：科研之余，您最大的爱好是什么？平时会选择哪些方式放松自己？
A：徒步和爬山。如果天气允许，一般周末我都会抽半天时间去徒步或爬山。不但能享受大自然风光，还能帮助自己清空头脑和缓解压力。Q：如果没有选择科研，您最希望从事的职业或者工作是什么？
A：厨师。做菜的过程与做有机实验有很多相似的地方，都是将一堆原材料通过“烹饪”手艺转变为诱人的作品。更为重要的是，这两个职业都能享受到创造新东西的成就感。
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