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編者按 藤島昭，這位76歲的國際著名光化學(xué)科學(xué)家，多次獲得諾貝爾獎(jiǎng)提名，因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)了二氧化鈦單晶表面在紫外光照射下水的光分解現(xiàn)象，即“本多-藤島效應(yīng)”（Honda-Fujishima Effect），開創(chuàng)了光催化研究的新篇章。而關(guān)于他“一門三院士”的佳話，與他的科研成就一樣，流傳久遠(yuǎn)。

近日，國科大“明德大講堂暨授予藤島昭博士國科大名譽(yù)教授儀式”在雁棲湖校區(qū)舉行。隨后，藤島昭教授為國科大學(xué)子作了題為“We must learn great scientists, and let’s do our best”的精彩報(bào)告。

中國科學(xué)院副院長(zhǎng)、國科大校長(zhǎng)丁仲禮院士在現(xiàn)場(chǎng)問藤島昭教授：“10 年來，每年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)的前一天晚上，您家門口都會(huì)有許多記者、熟人在等待，面對(duì)這樣的情況，您是心如止水還是波瀾起伏？”聽完，藤島昭教授笑著說：“首先我要道個(gè)歉，每次都讓大家白等，還是希望不要太張羅。其次，我覺得我不會(huì)拿諾貝爾獎(jiǎng)的，因?yàn)楣獯呋瘎╇m然在日本和中國得到了很高的評(píng)價(jià)，但是在英美國家得到的應(yīng)用還非常少，而且評(píng)價(jià)也并不很高。所以，如果能夠拿到的話，要再等10 年。我在想，我要跟江雷院士一起拿諾貝爾獎(jiǎng)?！?/p>

這位76歲的國際著名光化學(xué)科學(xué)家，多次獲得諾貝爾獎(jiǎng)提名，因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)了二氧化鈦單晶表面在紫外光照射下水的光分解現(xiàn)象，即“本多-藤島效應(yīng)”（Honda-Fujishima Effect），開創(chuàng)了光催化研究的新篇章。而關(guān)于他“一門三院士”的佳話，與他的科研成就一樣，流傳久遠(yuǎn)。

研一時(shí)的驚世發(fā)現(xiàn)

1967 年，碩士一年級(jí)的藤島昭在日本東京大學(xué)師從本多健一教授學(xué)習(xí)應(yīng)用化學(xué)。之前在巴黎大學(xué)留學(xué)的本多健一教授，認(rèn)為把銀放入酸性溶液中再照射紫外線產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)這一現(xiàn)象即“光貝克勒耳效果”很有趣，他鼓勵(lì)藤島昭以此為主題開始進(jìn)行研究。于是，藤島昭持續(xù)進(jìn)行了以氧化鋅、硫化鎘等半導(dǎo)體物質(zhì)為中心的試驗(yàn)，但這些物質(zhì)的單晶體只要一受到光的照射，表面就會(huì)變得很粗糙并且會(huì)熔化，試驗(yàn)就這樣一次次以失敗而告終。

就在他到處尋找能適應(yīng)光照射的新半導(dǎo)體時(shí)，發(fā)現(xiàn)隔壁研究室的前輩飯?zhí)镂潢枔P(yáng)教授在使用靜電復(fù)印機(jī)做研究時(shí)使用了二氧化鈦的單晶體。二氧化鈦的晶體是無色透明的，不溶于酸堿，在化學(xué)性質(zhì)方面是一種穩(wěn)定的材料。于是，藤島昭期待著二氧化鈦能像氧化鋅和硫化鎘一樣產(chǎn)生光的反應(yīng)效果。為了得到二氧化鈦的單晶體，他通過前輩請(qǐng)教了在神戶公司制造廠的中住水晶先生，并鼓起勇氣給神戶公司的中住讓秀社長(zhǎng)寫了信，之后得以直接與他會(huì)面并得到了二氧化鈦的單晶體。“這可能是我研究生涯中最大的幸事！”藤島昭說。

然而得到了二氧化鈦的單晶體，還是不能馬上通過普通的方法著手實(shí)驗(yàn)。二氧化鈦的單晶體非常堅(jiān)硬，將它切開是一件很困難的事情。他從物性研究所借來了東京大學(xué)內(nèi)僅有的一臺(tái)鉆石切割機(jī)，將堅(jiān)硬的單晶體切薄切斷，并且連上了銅線以增強(qiáng)導(dǎo)電性，完成了電極。將這個(gè)電極放入電解溶液中，使用500W的氙氣燈進(jìn)行照射，表面就開始“噗噗”地產(chǎn)生氣泡，分析之后得知，水分子在二氧化鈦表面被氧化成氧氣，而在陰極的金屬表面被還原成氫氣。硅和鍺、氧化鋅等受到光照射之后就會(huì)熔化，而二氧化鈦照射后表面卻是閃閃發(fā)光。興奮之余為了慎重起見，藤島昭又測(cè)量了電極的重量，結(jié)果和實(shí)驗(yàn)之前完全一樣?！爱?dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果出來后，很吃驚，我激動(dòng)極了?！碧賺u昭說。

但這種“一波三折”之后的激動(dòng)很快變成了一個(gè)人的歡喜。藤島昭坦言：“就當(dāng)我自信滿滿地在學(xué)會(huì)上發(fā)表這個(gè)成果時(shí)，卻沒被大家重視，誰都不相信我。大家說電解一定是要加電的，通過電分解才叫電解，你沒有電壓就不能算電解。我反駁說，光也是能源，不一定要用電。但是，當(dāng)時(shí)大多數(shù)人都沒有想到將光作為能源使用，因?yàn)槟莻€(gè)時(shí)候還沒有太陽能電池這種東西，這是人類第一次把光能轉(zhuǎn)化成了化學(xué)能?！?/p>

雖然藤島昭的研究成果在電化學(xué)會(huì)和日本化學(xué)會(huì)上都發(fā)表過，可是不管在哪兒，他總是受到嚴(yán)厲的評(píng)判。他說：“就連我自己也在想是不是錯(cuò)了呢？開始變得不安起來?！?/p>

甚至在藤島昭博士論文審查時(shí)，5位評(píng)審委員中仍有一人堅(jiān)決反對(duì)他的論文?！八f像我這樣寫出錯(cuò)誤論文的人是當(dāng)不了博士的。”藤島昭回憶道。在附帶每周通過實(shí)驗(yàn)的證明這樣的條件下，他才最終取得了博士學(xué)位。

即使這樣，藤島昭還是“咬著牙把自己的論文寄出去了”。令人欣慰的是，他提交的論文一次就通過了，研究成果發(fā)表在1972年7月的《Nature》雜志上。從1967年得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果到1972年文章發(fā)表，5年期間，在日本的學(xué)會(huì)，藤島昭一直不被理解?！暗俏易约汉芘d奮，也堅(jiān)持自己的觀點(diǎn)。因?yàn)檫@個(gè)實(shí)驗(yàn)原理其實(shí)就是植物光合作用在金屬材料里的另一個(gè)版本啊。試想一下，植物光合作用對(duì)人類的影響多大，將來如果利用陽光就可以大量產(chǎn)生清潔的氫能，這是多么有價(jià)值的技術(shù)！所以，一看到葉子我就想到了自己的實(shí)驗(yàn)成果。這個(gè)是我自己做過的最令我激動(dòng)的實(shí)驗(yàn)?！闭劦疆?dāng)時(shí)論文發(fā)表的過程和細(xì)節(jié)，藤島昭依然難掩興奮之情。

藤島昭論文發(fā)表的第2年，即1973年10月16日，第一次石油危機(jī)爆發(fā)，人們迫切需要尋求新的清潔能源。藤島昭的研究成果，不單單對(duì)于資源短缺的日本是一個(gè)利好消息，對(duì)全世界來說都是一個(gè)非常振奮人心的信息。文章一經(jīng)發(fā)表便被廣泛關(guān)注。

2012年，藤島昭榮獲“湯森路透引文桂冠獎(jiǎng)”，他的論文被引用次數(shù)超過了6000次。一位湯森路透的工作人員在采訪中說：“在科學(xué)界，一篇論文被引用1000次以上已是非常稀少，像藤島昭先生這樣被引用超過6000次的論文完全是史無前例的?！?/p>

在歐洲和美國突然受到關(guān)注后，他的研究成果在日本就被逆輸入了。1974年元旦的時(shí)候，朝日新聞對(duì)此進(jìn)行了大量報(bào)道，“通過太陽就可以得到夢(mèng)想的燃料”“在水中用光照射半導(dǎo)體就可以攝取氫氣”“日本科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的原理引人注目”，藤島昭感覺自己忽然之間就受到了極大的關(guān)注，周圍人的態(tài)度也180度大轉(zhuǎn)彎——“真是不得了的發(fā)現(xiàn)?。　?/p>

無心插柳柳成蔭

光觸媒從發(fā)現(xiàn)到今天已近50年，而真正進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用不過才10余年時(shí)間。藤島昭發(fā)表的論文，最初的期待是能夠在解決能源問題方面作出一點(diǎn)貢獻(xiàn)。但是，讓業(yè)界比較遺憾的是，此項(xiàng)試驗(yàn)反應(yīng)中，利用紫外燈照射將水分解成氧氣和氫氣的效率過低，無法實(shí)現(xiàn)規(guī)?；徒?jīng)濟(jì)性，所以還不具備實(shí)用價(jià)值，不足以作為新能源使用。雖然在這之后世界上的研究者們對(duì)二氧化鈦進(jìn)行改良、代替氧化鎢，或者加入其他的東西得到相應(yīng)的研究成果，但是效果并不理想。

然而藤島昭并沒有放棄。作為一個(gè)重大的轉(zhuǎn)折，他從研究水的分解代替能源轉(zhuǎn)向了水分解強(qiáng)氧化力應(yīng)用的研究。在隨后的實(shí)驗(yàn)中，他又發(fā)現(xiàn)二氧化鈦在吸收太陽光或照明光源等可見光后，具有很強(qiáng)的氧化性和親水性，形成強(qiáng)氧化的自由基，能破壞細(xì)菌的細(xì)胞膜和固化病毒的蛋白質(zhì)，使細(xì)菌流失致死，同時(shí)還能把細(xì)胞尸體釋放出的有害復(fù)合物分解成無害的水和二氧化碳。這使得光觸媒有著理想的抗菌、空氣凈化、水凈化、防污防霉的能力。而且，美國FDA食品檢驗(yàn)中心已經(jīng)認(rèn)定，二氧化鈦對(duì)人體無害，世界各國在食品、日常生活用品、化妝品、醫(yī)藥、養(yǎng)殖業(yè)等領(lǐng)域中也已廣泛應(yīng)用。

雖然光觸媒在作為生成新能源方面的應(yīng)用沒有得到真正發(fā)展，但是無心插柳柳成蔭，光觸媒在環(huán)保、空氣治理方面的應(yīng)用卻大放異彩，這一特殊的效應(yīng)在自清潔材料、空氣凈化等許多和我們?nèi)粘Ｉ蠲芮邢嚓P(guān)的領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

“日本新干線的列車上，裝了光觸媒的空氣清新劑，雖然有吸煙車廂，但從來不會(huì)有煙味?！?/p>

“在日本，幾乎所有的手術(shù)室都用了光觸媒技術(shù)。瓷磚、地板上都有光觸媒，只要有光線，表面細(xì)菌都可以被殺死，成為無菌手術(shù)室。”

“目前有專家正在非洲肯尼亞做實(shí)驗(yàn)，用光觸媒技術(shù)來捕捉蚊子，減少瘧疾?！?/p>

“東京銀座的資生堂本部，高大的白色建筑，瓷磚上始終是干凈的，因?yàn)樵诮ㄖ砻嫱苛送该鞯墓庥|媒膜后，不會(huì)著灰，而且下雨之后，水滴也不會(huì)沾在上面。東京大概有1萬多座大廈都使用了光觸媒涂層?！?/p>

“美國空間站的空氣凈化，用的也是光觸媒技術(shù)”

……

藤島昭一一介紹著他的研究成果在實(shí)際生活中的應(yīng)用。有同學(xué)問藤島昭從事科學(xué)研究的契機(jī)和動(dòng)力是什么，他回答說：“因?yàn)樵谌毡?，資源非常缺乏，只有依靠不斷地開發(fā)新技術(shù)，國家發(fā)展才能持續(xù)，科技在日本是非常重要的，所以我進(jìn)入了這樣一個(gè)領(lǐng)域。同時(shí)，我自己非常喜歡一句話——物華天寶，人杰地靈。我經(jīng)常拿它來鼓勵(lì)自己，我們每一次的研究成果，都是原來隱藏的物華和天寶，通過我們的技術(shù)把它們找出來，為人類作貢獻(xiàn)，這就是我一直研究的動(dòng)力?！?/p>

與中國的淵源

藤島昭與中國的關(guān)系密切，這種密切的關(guān)系體現(xiàn)在3 個(gè)方面：交流合作、培養(yǎng)人才、學(xué)習(xí)文化。

自上世紀(jì)80 年代，他平均每年來一次中國，與中國的科學(xué)界展開密切深入的交流。他的足跡包括：中國科學(xué)院、中國工程院、中國科學(xué)院大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、上海交通大學(xué)、上海大學(xué)、廣東工業(yè)大學(xué)、北京納琦環(huán)?？萍加邢薰?、廣東省光催化凈化環(huán)境工程技術(shù)國際研發(fā)中心……

1992 年，畢業(yè)于吉林大學(xué)的江雷作為中日聯(lián)合培養(yǎng)的博士生進(jìn)入日本東京大學(xué)藤島實(shí)驗(yàn)室深造，師從藤島昭教授。江雷在藤島昭實(shí)驗(yàn)室的研究工作令人刮目，博士畢業(yè)后，他被導(dǎo)師藤島昭推薦到日本科技廳神奈川科學(xué)技術(shù)研究院，先是擔(dān)任高年薪的專任研究員，后

來則是主管“光電界面相變控制”的課題組組長(zhǎng)，一干就是5年。

如今的江雷，已經(jīng)是中國科學(xué)院院士、國家納米中心首席科學(xué)家、國科大未來技術(shù)學(xué)院院長(zhǎng)。

2000年12月1日，藤島昭專程來中國看望他的得意門生。得知江雷在較短的時(shí)間里已取得了令人矚目的成績(jī)，他在驚訝不已的同時(shí)發(fā)出了由衷的贊嘆。就是江雷的這位恩師，和東京大學(xué)的橋本教授一起，在江雷當(dāng)年回國籌建新實(shí)驗(yàn)室時(shí)提供并贈(zèng)送了價(jià)值上千萬日元的儀器。

談起藤島昭對(duì)自己的教導(dǎo)和影響，江雷用“文武之道，一張一弛”來概括。他說：“藤島昭教授認(rèn)為，最高級(jí)的指導(dǎo)就是不指導(dǎo)，讓學(xué)生自己去想研究課題，然后他來判斷課題新不新、有沒有意思。他最大限度地開發(fā)學(xué)生的自我潛能。但是，藤島昭教授對(duì)學(xué)生又非常嚴(yán)格。他曾經(jīng)把我的開題報(bào)告撕了扔到紙簍里，而這種嚴(yán)格建立在愛的基礎(chǔ)之上，有一種溫情蘊(yùn)含其中。我們經(jīng)常在一起喝酒，師生關(guān)系非常好?！比缃?，作為導(dǎo)師的江雷，也像藤島昭教授當(dāng)年那樣，培養(yǎng)自己的學(xué)生。

除了江雷，藤島昭指導(dǎo)過的中國學(xué)生還有劉忠范（中國科學(xué)院院士，現(xiàn)任北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院“納米科技崗位”長(zhǎng)江特聘教授）、姚建年（中國科學(xué)院院士，現(xiàn)任國家自然科學(xué)基金委員會(huì)副主任）、金明（同濟(jì)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師）……可謂“一門三院士，桃李滿天下”。設(shè)立在東京理科大學(xué)的“光觸媒國際研究中心”是藤島昭工作的地方，他說：“現(xiàn)在研究中心每年都有留學(xué)生前來學(xué)習(xí)交流，中國學(xué)生一年有3-4 人，他們都非常努力地做研究?！?/p>

除此之外，藤島昭教授對(duì)于中國文化充滿了濃厚的興趣。他引用論語中的名言“知之者不如好知者，好之者不如樂之者”來表達(dá)自己對(duì)科學(xué)研究的樂趣與堅(jiān)守；他引用中國諺語“臺(tái)上一分鐘，臺(tái)下十年功”來強(qiáng)調(diào)勤奮努力的重要性；他把中國古典名言積累起來，與牛頓、愛因斯坦、法拉第等西方學(xué)者表達(dá)同樣思想的話對(duì)照起來進(jìn)行學(xué)習(xí)?！拔矣X得非常有意義，大家再等兩個(gè)月，我的書就會(huì)出來，我認(rèn)為這會(huì)是我非常得意的作品?！碧賺u昭說。

每年過年, 藤島昭都會(huì)邀請(qǐng)所有的留學(xué)生去他家喝酒。有一次, 藤島昭指著墻上的“難得糊涂”問江雷：“江，你知道這是什么意思嗎？”江雷毫不猶豫地說：“當(dāng)然知道，意思是遇事不要太聰明了，糊涂點(diǎn)兒好?！碧賺u昭聽了卻搖搖頭說：“不是，我的理解是，一個(gè)人一生只要把一件事徹徹底底弄明白就可以了，其他的事情都可以糊涂?！?/p>

藤島昭教授就是這樣，“對(duì)很多東西有好奇心，然后對(duì)真正感興趣的一件事用盡全力”。

( 作者系國科大記者團(tuán)成員 攝影/ 楊天鵬)

參考資料：https://news.ucas.ac.cn/index.php/dzk-art/261448-2016-5-2