2019年1月21日,《麻省理工科技評論》公布了2018年「35歲以下創新35人」(Innovators Under 35 China)中國區榜單。從榜單中,我們看到更多中國創新科研力量的崛起,也看到跨學科、跨領域、並且對落地應用有更強烈企圖心與使命感的科研創新,這其中涵蓋人工智慧研究與應用、NLP、腦科學、新材料、新能源、生命科學、生物科技、自動駕駛等多個不同領域。我們將陸續發出對35位獲獎者的獨家專訪,介紹他們的科技創新成果與經驗,以及他們對科技趨勢的理解與判斷。
關於Innovators Under 35 China榜單
自 1999 年起,《麻省理工科技評論》每年都會推出「35歲以下創新35人」(Innovators Under 35 China)榜單,旨在於全球範圍內評選出被認為最有才華、最具創新精神,以及最有可能改變世界的 35 位年輕技術創新者或企業家,共分為發明家、創業家、遠見者、人文關懷者及先鋒者五類。2017年,該榜單正式推出中國區評選,遴選中國籍的青年科技創新者。新一屆榜單正在徵集提名與報名,截止時間2019年5月31日。
很多科學家在年少時,就夢想過長大以後要成為一名科學家。但出生於河南駐馬店一戶書香門第的羅景山,夢想卻是成為一名武林高手。你沒有看錯,就是那種武功高強,可以行俠仗義的武林高手。
因此,儘管從事教育行業的家人通過自己的輔導,給他提供了一個小城市裡最優質的教育資源,但他的理想學府,卻一度是少林寺和遍布河南全省的武術學校。
不過,中學的時候,羅景山接觸到了幾何,覺得猜謎遊戲一樣的幾何證明題散發著無盡的魅力;又讀了《愛迪生傳》,讓他意識到當個發明家也很有趣。就這樣,「改變志向」、「棄武從文」的羅景山,重新變回了好學生,考上了市裡最好的高中。
後來,又因為濃厚的興趣,考入吉林大學物理學院。本科畢業後,羅景山先後進入新加坡南洋理工大學和瑞士洛桑聯邦理工學院攻讀博士學位、從事博士後研究。沒能手執長劍站在「華山之巔」的羅景山,就這樣一步一步地,憑藉著他在光解水制氫和二氧化碳還原等領域的一系列研究成果,站上了新能源、新材料的學術高峰。
我們都知道,氫氣和氧氣燃燒會生成水,而煤炭、石油、天然氣等燃料燃燒的主要產物,則是二氧化碳。正是這些燃燒的過程,為人類社會提供了絕大多數的能源。而所謂的光解水制氫和二氧化碳還原,則是將燃燒的過程逆過來,利用太陽能等可再生的清潔能源,把水變回氫氣和氧氣,把二氧化碳還原為一氧化碳、甲烷、乙醇等物質,把產物變回燃料,重新注入到汽車、鍋爐、燃氣灶裡去。其中,氫能是唯一沒有汙染、也不會產生溫室效應排放、還有著極高能量密度的理想的燃料;而二氧化碳還原的意義,則不僅僅在於燃料再生和化工產品的合成,更在於可以降低大氣中的溫室氣體含量,從而緩解、甚至逆轉全球氣候變暖的影響。因此,一直以來,光解水制氫和二氧化碳還原,都被認為是對人類能源和環境的未來有著重大意義的化學過程。
不過,這些過程的實現難度都非常大。這也很好理解,如果自然界中天然存在著可以分解水和還原二氧化碳的催化劑或者化學過程,那麼太陽光一照,作為生命之源的水就不存在了,二氧化碳也會變成有毒的一氧化碳。因此,如何尋找出自然界中不存在的化學物質和化學過程,讓光解水制氫和二氧化碳還原擺脫效率低、成本高等困擾,一直是科學界的一項難題。
而羅景山卻在這個領域接連取得了一系列突破性的進展。
本科時,羅景山大三就進入到了實驗室,從事可以發光的碲化鎘量子點的合成。至今,他都十分感激吉林大學一流的教學水平,給他打下的紮實的基礎。進入到南洋理工大學之後,研究方向換成了光解水。在從導師到學生都競爭壓力巨大的環境下,他學會了如何獨立從事科研工作。面對新的課題,羅景山利用量子點敏化二氧化鈦,做出了用於光解水的高效光陽極。
之後,在相對於中國、新加坡來說壓力小很多的瑞士,可以平靜從容地做科研的羅景山,實現了學術成果的「大爆發」。首先,他使用廉價的材料,製備出了高質量的氧化亞銅納米線陣列光陰極,解決了該材料光吸收厚度和電荷傳輸距離不匹配的難題,取得了氧化物材料光電化學分解水的世界紀錄。之後,他又在光伏驅動光解水產氫領域開闢了全新的思路,首次利用非常廉價的鈣鈦礦太陽能電池與鎳鐵基催化劑,用相比於傳統技術1/3到1/5的成本,實現了幾乎同等的產氫效率,一時引起了包括《麻省理工科技評論》在內的各大科技媒體的爭相報導。而在二氧化碳還原方面,他開發了基於氧化銅和氧化錫的廉價複合電催化劑,解決了二氧化碳還原生成一氧化碳的高選擇性難題,並與光伏電池結合,創造了13.4%的太陽能驅動二氧化碳還原制一氧化碳的世界紀錄。
這三項研究成果,都是使用廉價材料,做出了非常高的效率,引領了全世界相關領域的研究方向。這些研究成果都有著清晰的應用前景:以氫能源汽車、氫氣儲能為代表的國際能源市場,早已對廉價氫氣翹首以待了多年;而全球減排目標與碳排放交易市場的建設,也使得二氧化碳還原技術有著越來越大的需求。
2018年初,羅景山回國加入南開大學,成為一名教授。他表示:「身為一名科研工作者,絕不能僅僅為了滿足個人的興趣愛好而去做科研,應該心懷天下,面向國家、世界和人類的需求,力求改變世界,改善人類生活,推動社會進步。」在羅景山看來,回國任教,是他改變世界最好的舞臺。