陆军:探寻化学之美 追逐科技梦想

2013年8月,第二届国家优秀青年科学基金评选结果出炉,北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室陆军教授榜上有名。躬耕无机材料化学领域多年,陆军以其执着的科研精神、敏锐的科技洞察、严谨的科学态度、前沿的准确把握,执着地探寻着化学之美,追逐着自己的科技梦想,并最终在自己的研究领域崭露头角,取得了优异的成绩。

执着的专业追求

对于陆军来说,年轻不是资本,而是他奋勇向前的动力。在追逐科研梦想的路上,他执着前行,涉足无机材料化学领域十余载光阴,正因为专业上的执着追求,让他厚积薄发有了今天的“小荷才露尖尖角”。

陆军的研究方向为无机材料化学。他早在多年前就确定了该方向,博士期间研究新型无机层状材料的结构与发光性能,博士后期间又系统研究了金属配合物的发光行为。2007年来到北京化工大学后,他围绕着一类无机层状材料—层状复合氢氧化物(layereddoublehydroxides,ldhs)展开研究,建立了基于ldhs的无机/有机复合发光材料体系。

ldhs材料是由三价金属离子部分取代水镁石(mg(oh)2)层板中的m2+离子而使层板带正电,无机或有机小阴离子进入层板间以平衡层板电荷,两者交替堆积而形成的一种阴离子插层结构,又称阴离子粘土,以水滑石(mg2al(oh)6(co3)0.5-nh2o)为典型代表。陆军根据已有荧光物质的特征,结合ldhs的阴离子可插层性和无机层板可剥离性等特点提出了能否设计出新型ldhs/有机杂化发光粉体和薄膜材料、这种复合体系的结构特征及发光性能有何特点、能否拓展已有的薄膜制备方法用于此类复合体系超薄膜等科学问题。

在围绕这些问题的研究中,陆军逐渐形成了无机/有机杂化发光新材料这一研究方向。在ldhs基粉体和薄膜发光材料的构筑与性能调控以及组装方法上进行探索,他获得了一系列基于ldhs层状结构的无机/有机复合发光粉体材料,其光热稳定性优良,是一类新型的复合发光功能材料,还发现了ldhs无机/有机复合薄膜中新的发光性能,为已有有机发光分子的功能强化与调节提供了新思路,发展了制备无机/有机复合薄膜的层层组装方法使其应用于中性有机功能分子的组装。

他目前的研究符合现代功能材料研究的发展趋势,有利于丰富和发展层状材料的插层组装化学,特别是功能分子插层组装化学;有利于发展无机/有机复合功能薄膜材料的研究,对于推动新型发光功能薄膜的研发有指导意义;有利于无机材料化学与有机功能分子研究的交叉与融合,促进复合薄膜材料学的学科发展。

据此成果,近年来陆军先后以第一/通讯作者的身份在angew.chem.int.ed(3篇)、adv.mater.(1篇)、adv.funct.mater.(2篇)、chem.mater.(2篇)、chem.commun.(3篇)、j.mater.chem.(4篇)等杂志上发表相关研究论文28篇,论文被他引354次。申请国家发明专利17项,授权9项,撰写和参编专著4部。2009年,naturechina网站曾在“研究亮点”栏目中报道了他的工作。

成绩的获得可谓得益于陆军多年来的积累。据说,一张纸如果能对折64次,其高度可以从地球到月球,我们每个人的起点都不是伟大和重要的,但是通过从微小到伟大的不断积累,才让我们跬步至千里,小流成江海。

良好的科研平台

牛顿曾说过:“如果说我看得比别人更远些,那是因为我站在巨人的肩膀上。”对于年轻的科研工作者来说,能在前人奠定的良好科研基础之上继续前行无疑会事半功倍。

目前,荧光蛋白已经成为细胞成像、生物学研究的重要工具,在生命科学研究中发挥着不可替代的重要作用。2008年诺贝尔化学奖就授予了在发现和改造绿色荧光蛋白(gfp)中作出重要贡献的3位科学家。然而,在荧光蛋白用于生物学研究中也有一定的问题,其发光性能的应用还有待于进一步研究。另一方面,ldhs是一类典型的阴离子型层状材料,非常适于做蛋白分子的载体。基于ldhs的离子可交换性及层板组成可调节性,针对荧光蛋白在应用中的问题和ldhs的特点,陆军提出了利用ldhs纳米片与荧光蛋白进行组装制备复合超薄膜体系的思路,针对荧光蛋白这样一类生物大分子与ldhs组装的荧光超薄膜,其组装方法有哪些特点?超薄膜中荧光蛋白的微观结构和薄膜介观结构有何特征,主客体相互作用如何,对荧光蛋白的性能有何影响?超薄膜中荧光蛋白参与的二维共振能量转移过程有何特点,在哪些领域有潜在应用?

未来,陆军拟开展的研究旨在选择荧光特性优良的荧光蛋白,与ldh纳米片构筑荧光蛋白/ldhs超分子复合薄膜。研究此类层状复合体系的结构特征、主—客体相互作用和光学特性,在薄膜介观结构和层间微观结构两个层次上,揭示薄膜光学特性与组装客体结构的构—效关系,获得具有显著发光性能的生物/ldhs复合超薄膜,探索此类薄膜的生物荧光传感器应用。

当科技与青年邂逅,改变也许不是巨大的,但却是悄然而长远的。陆军的努力也许现在看不到,但是他带来的改变,却可以在未来真切地感受到。

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