他的研究方向是微观尺度上的介孔材料，一种孔径只有2-50纳米却能呈现出特殊性能的物质；他的眼光则放在了宏观世界的产业上，不断推动介孔材料在石油化工、电池等领域的落地应用。
他开创了介孔材料的新道路、新方法，使得中国在该学科领域领跑全球，因此获得了2020年度国家自然科学奖一等奖；他在颁奖后马不停蹄地回到学校，第二天上午8点准时给本科生上《普通化学》课。
他的身上似乎有着用不完的精力，对于科学研究、对于学生教育、对于科技成果转化，始终激情澎湃；他的布袋里装着一等奖的奖状，过去的荣誉只是激励前行的动力，发表的论文更不是评判的唯一标准。
他就是中科院院士、复旦大学化学与材料学院院长赵东元，也是2022年度上海市科学技术奖上海市科技功臣奖的唯一获得者。
“造孔院士”，勇于打破常规才有新发现
介孔材料，一种表面分布着直径在2-50纳米之间小孔的材料。这些排列规则的小孔，不仅大大增加了材料的表面积，还因为尺寸大小和材料性质不同而发挥催化、吸附、分离等功能。而赵东元的科研方向，就是在不同材料上打出一个个经过精心设计的小孔。他也因此人送外号“造孔院士”。
1963年，赵东元生于沈阳的一个普通工人家庭，尽管没有接受过什么特别的训练，但从小就显露出走上科研之路的潜质。他喜欢刨根问底，梦想着长大成为一名科学家。从本科到博士毕业，赵东元都在吉林大学度过。他常说：“我是一名土生土长的博士”，直到工作之后，才获得了出国做博士后的机会。
1998年，35岁的赵东元回国加入复旦大学，获得了第一笔3万元科研经费。他买了一台电脑，就义无反顾地坐进简陋的办公室，带着5名本科生，一头扎进了介孔材料研究之中。
“我喜欢做介孔材料的研究，那就愿意为它付出时间和精力。”赵东元是这样说，也是这样做的。刚回国那阵，他几乎每周工作80个小时，连续十多个小时泡在实验室里早已是家常便饭。哪怕是在中午大家一起吃饭的时间，赵东元也常常与实验室的学生们一起讨论学术问题。
赵东元同样清楚地认识到，科学研究的突破不仅需要“工作狂”，更需要“破常规”。“科学发现从何而来？就是需要打破常规，加上理性思维。”传统介孔材料全部都是无机非金属和金属基材料，赵东元却另辟蹊径，“我就想，能不能创造出一种高分子或是碳材料的介孔材料。”
打破常规的异想天开，意味着无比艰难的开拓新路。随后的整整5年里，赵东元和他的团队像是行走在一条看不到光的道路上，只能一点一点摸索向前。一位博士在论文里记述了那段时光：“起初，实验怎么也做不出介孔，做出的全都是抱团的纳米粒子……”一直到一位本科生大胆地提出了一种反常规的实验方法，才打开了研究思路。
2005年，赵东元在《德国应用化学》上发表文章，在有机-无机自组装的基础上首次提出有机-有机自组装的新思想，并将实验方法公之于众。至今已经吸引60多个地区的1500余家科研机构跟踪研究，利用相似的方法研究介孔高分子和碳材料等，发表论文超54000篇。国际学术界评价这项研究的贡献为“先驱”“里程碑”“突破”“重要进展”等。
这些年来，赵东元已经记不得走过了多少条这样的创新之路。他提出了“酸碱对”合成概念，解决了传统介孔材料结合组成单一、合成金属和金属氧化物难度大的问题，合成了一系列非硅基功能介孔材料；他提出了“电荷匹配”组装策略，将功能基元普适性地引入介孔骨架中，实现了无机介孔材料功能的精准调控；他发明了19种以复旦大学命名的功能介孔材料，涵盖氧化硅、金属氧化物、金属硫化物、金属、硅酸盐、含氧酸盐等多个领域，大大超过国外介孔材料……
2008年，赵东元被《科学观察》列为介孔材料领域发表论文及引用率世界第一位。直到2020年“科学之网”的统计数据，他的这两个数据依然稳居第一。2021年，赵东元团队完成的“有序介孔高分子和碳材料的创新和应用”项目获得国家自然科学奖一等奖。
“伟大的科学家，一定是人们能在三秒内，将他的发现和名字联系在一起。比如，相对论之于爱因斯坦，万有引力之于牛顿。”赵东元笑着说，“如果以后人们在提到介孔材料就能想到我的名字，这将是对我科研生涯的最大褒奖。”
瞄准应用，让科学成果成为进步的动力
赵东元一直在思考，什么是伟大的科学发现？在他看来，真正伟大的科学发现，可能不只是发在《科学》《自然》上的论文，而是要给人类社会带来进步，如从学徒工到科学家的法拉第提出了电磁感应理论，让人类走入电灯时代，就是一个伟大的科学发现，至于电磁感应的论文发表在哪里，没有人在意。
“化学是离工业最近的一门基础学科，很多研究成果都能实现转化。”赵东元坚信“天生我材必有用”。然而从实验室走向产品，从来都不是一件一蹴而就的事情。以应用为导向的基础研究，与满足好奇的探索型基础研究不同，需要牢牢抓住应用这条主线。赵东元发现传统介孔材料组分和功能单一，难以满足复杂应用需求。针对于此，他提出了界面组装合成思路，实现了核壳结构复合介孔材料可控合成。这种介孔材料就像一只鸡蛋，外层有一层打了孔的“鸡蛋壳”，内部可以放置催化剂等其他功能材料。
核壳结构大大拓展了介孔材料的应用领域。例如，多级有序核壳结构微介孔分子筛催化剂，构成了大孔径-小孔径组合。当石油的重油经过大孔径时，重油长链大分子被催化裂解成一段段中链碎片；当裂化碎片经过微孔后，又被进一步切割，变成了汽油、柴油等小链分子组成的燃料。
“我们每年原油消耗量达到7亿吨，平均渣油含量为47.8%，这意味着每年3亿吨左右渣油产出，而很大一部分只能用来做铺路的沥青。”赵东元说，如果能够将多级孔催化剂应用于石油化工领域，有望降低我国原油消耗总量。在齐鲁石化年产56万吨重油装置上，赵东元团队的核壳结构介孔分子筛催化剂实现了千吨级生产与工业化应用，稳定运行5年来，与国外催化剂相比，中间馏分油收率提高了1.5%，每年增产上百万吨优质油。
除了满足已有的应用需求，还可以做应用需求的增量。赵东元团队开发的一种介孔材料打破一直以来质量对称分布的结构，呈现出酷似羽毛球的形状——头部是质量重心所在，尾部由多条碳链组成。“试想一下，在头部放上磁铁，尾部包裹药物。我们就可以用外部磁场引导它在身体内移动到病灶，发挥精准杀伤。”赵东元说，团队正在寻求将该材料与医疗企业实现产业化。
多年来，赵东元积极推动介孔高分子和碳材料实现规模化制备和应用。使用了介孔材料的超级电容器，在北京奥运会的LED路灯和上海世博会的电动汽车上都得到了示范性应用，此外，相关介孔材料还在环境处理、电子材料等诸多方面得到广泛应用。
“布袋院士”，从未间断给本科生上课
“玻璃只是陶瓷烧制中不合格的副产品，为什么我国古代能发明陶瓷，却没有发明玻璃？我猜想，我国古代的学徒需要严格遵守师傅教授的经验制作陶瓷，因此我们能制作出精美的瓷器，却烧不出离经叛道的玻璃。”赵东元常常向学生们讲起这个故事，用来激励他们的创新思维，“我喜欢给本科生上课，与他们的课堂互动，常常让我在讲台上激情澎湃。”
2021年11月3日上午，赵东元院士在北京人民大会堂接受了国家自然科学奖一等奖的颁奖。颁奖结束后，他马不停蹄地赶回了复旦，因为第二天一早，他要给本科生上课。11月4日早上8点，他准时开始了《普通化学》课。
即使是在北京人民大会堂接受国家自然科学奖一等奖的重要时刻，赵东元依然想到的是第二天要给本科生上课。原本安排颁奖后一天回上海，但他当天就赶回了上海。第二天上午两节课后，赵东元把奖状塞到原本用来装课件的布袋里，还没来及带回办公室，就被其他老师拍了下来。于是，就有了那张冲上热搜的“布袋院士”照。
赵东元院士赶回学校为本科生上课。他拎着布袋子，袋子里装着他的一等奖证书。
从“布袋院士”照片里，公众看到了赵东元对个人名利的淡泊；照片背后的故事，更彰显了他致力于培养学生的传道授业解惑之责。从2003年起，赵东元一周上两次本科生《普通化学》课，几乎从未间断。作为全校的通识课程，这门课程概念多、内容抽象，但赵东元总能把课程讲得诙谐有趣、深入浅出，并结合材料科学最新进展给大家讲解元素的性质，把《普通化学》课变得不普通。
自担任研究生导师以来，赵东元带教的学生中，很多人已成为相关领域前沿的新生代优秀学者代表。他告诉实验室的每一位学生：“你们有问题，随时来找我，我办公室的大门是永远向你们敞开的”，鼓励学术上的自由探讨和交流。他支持青年人发展，一直保留着学生的实验笔记和装帧的毕业论文。他所带的团队有一个不成文的规定，每次赵东元获奖拿到的奖金，有20%-30%用来资助年轻学者发展。
“习近平总书记说要把论文写在祖国大地上，但到底怎么写在祖国大地上？作为科学家，我认为科学无国界，但科学家有自己的祖国和文化。尤其是基础科研人员，应该在更多的研究领域用中国人的名字命名，来弘扬中国人的自信。我们自己研发的科研成果在中国大地落地，推动中国的经济发展。”赵东元期待着，未来有越来越多中国人的名字，出现在学生们的教科书上。
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