眼下的武大，層林盡染。

繼7月在《科學(xué)》（Science）雜志發(fā)表論文后，武漢大學(xué)高等研究院、化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院雷愛(ài)文教授課題組接連在世界頂級(jí)期刊《科學(xué)》和《自然》（Nature）發(fā)文，揭示其在電合成新技術(shù)領(lǐng)域的最新研究成果。

短短四個(gè)月內(nèi)，相繼在國(guó)際頂刊發(fā)表三篇論文，在相關(guān)領(lǐng)域，雷愛(ài)文正走在科研的無(wú)人區(qū)，這些研究成果解決了哪些世界性難題？對(duì)社會(huì)未來(lái)發(fā)展有哪些重要影響？近日，雷愛(ài)文接受湖北日?qǐng)?bào)全媒記者專(zhuān)訪，講述這些突破性研究背后的故事。

三篇論文聚焦合成電化學(xué)

“三篇研究論文，很好代表了課題組在合成電化學(xué)領(lǐng)域的三條研究脈絡(luò)?！痹谖浯蠡瘜W(xué)與分子科學(xué)學(xué)院一樓，一個(gè)緊挨著車(chē)庫(kù)的辦公室里，記者見(jiàn)到了這位學(xué)者。在指導(dǎo)學(xué)生修改論文的間隙，雷愛(ài)文詳細(xì)介紹了這些研究突破。

7月在《科學(xué)》發(fā)表的可編程波形交流電解新技術(shù)做到了從“0”到“1”的突破。相對(duì)于直流電，交流電具有極性反轉(zhuǎn)和周期性波動(dòng)的特點(diǎn)，并且具備如波形、頻率、占空比等更多可調(diào)節(jié)電學(xué)參數(shù)的優(yōu)勢(shì)，為實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)物質(zhì)制造提供“無(wú)限潛力”。8月在《自然》上發(fā)表的論文關(guān)于電催化還原氘代反應(yīng)，通過(guò)電催化陰極還原策略，課題組成功合成了13個(gè)氘標(biāo)記的藥物分子，充分展示了其在藥物開(kāi)發(fā)和實(shí)際應(yīng)用中的巨大潛力與廣闊前景。

11月發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的《電還原二氧化碳耦合氧化羰基化反應(yīng)》一文，通過(guò)模式創(chuàng)新，將工業(yè)上最常用但有毒有害的一氧化碳，升級(jí)替換成惰性無(wú)毒的二氧化碳，高效合成了醫(yī)藥和農(nóng)藥領(lǐng)域有重要應(yīng)用的非對(duì)稱(chēng)脲。雷愛(ài)文說(shuō)，這種新模式推廣到化工生產(chǎn)中將直接消納大量二氧化碳，不僅在能源消耗層面，更是在物質(zhì)轉(zhuǎn)化層面助力國(guó)家碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略。

做科研要敢于做夢(mèng)、善于合作、貴于堅(jiān)持

2005年3月，雷愛(ài)文學(xué)成歸國(guó)，在武大化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院開(kāi)啟科研工作。

“作為科研工作者，大家都有在《自然》《科學(xué)》上發(fā)文章的夢(mèng)想。”雷愛(ài)文笑著說(shuō)，“沒(méi)想到夢(mèng)想成真，是在快20年后?！?/p>

雷愛(ài)文回憶，剛開(kāi)始工作時(shí)，血?dú)夥絼偟乃卜Q(chēng)得上“卷王”，在多個(gè)化學(xué)領(lǐng)域權(quán)威雜志發(fā)表論文。為了做同步輻射實(shí)驗(yàn)，他聯(lián)系國(guó)外課題組，飛往世界多地做實(shí)驗(yàn)?！跋肟蒲?、想進(jìn)展、想突破，把我的頭發(fā)都熬沒(méi)了?！崩讗?ài)文摸了摸頭頂，幽默地說(shuō)道。

“做科研要敢于做夢(mèng)、善于合作、貴于堅(jiān)持?！崩讗?ài)文認(rèn)為，成功的科研不一定要有所謂的先決知識(shí)，有一個(gè)想法就可以開(kāi)始。他帶領(lǐng)課題組7月在《科學(xué)》雜志發(fā)表的文章，就來(lái)自一個(gè)近乎“白日夢(mèng)”的想法。

2016年，雷愛(ài)文團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)中首創(chuàng)使用交流電，試圖通過(guò)正負(fù)極快速切換，從而實(shí)現(xiàn)正負(fù)極產(chǎn)生活性物種的相互偶聯(lián)，此前，從未有前人在類(lèi)似實(shí)驗(yàn)中使用過(guò)交流電。經(jīng)過(guò)一次次的失敗和不斷的迭代優(yōu)化，8年后，不對(duì)稱(chēng)交流電解這一全新的綠色合成技術(shù)終于問(wèn)世。

“即便看起來(lái)是天方夜譚，與傳統(tǒng)教科書(shū)相差甚遠(yuǎn)，也不要放棄嘗試。堅(jiān)持下去，也許會(huì)有意想不到的收獲。”雷愛(ài)文說(shuō)。

助力發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力

近20年來(lái)，雷愛(ài)文一直圍繞綠色合成化學(xué)新反應(yīng)和新方法等科學(xué)問(wèn)題，對(duì)氧化偶聯(lián)反應(yīng)模式及機(jī)理、光電納米催化，以及同步輻射表征技術(shù)進(jìn)行前沿性和創(chuàng)新性研究。近10年，雷愛(ài)文的主要精力，放在了合成電化學(xué)這一前沿領(lǐng)域。

“如果能夠?qū)㈦姾铣尚录夹g(shù)應(yīng)用到萬(wàn)噸級(jí)的大宗化工產(chǎn)品的制造上，將為國(guó)家發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力提供重要助力?！崩讗?ài)文告訴記者，他目前正在努力推動(dòng)電合成新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，希望將論文中的前沿科學(xué)成果進(jìn)一步落地。

“當(dāng)前能源獲取仍然以化石資源為主，不可避免地產(chǎn)生了高污染、高能耗、高風(fēng)險(xiǎn)等社會(huì)問(wèn)題?！崩讗?ài)文介紹，科學(xué)家們一直在尋找替代傳統(tǒng)化石資源的綠色能源，綠色電能是最有可能實(shí)現(xiàn)能源革新的重要一環(huán)。

國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUPAC）把電合成新技術(shù)選定為2023年度化學(xué)領(lǐng)域十大新興技術(shù)之一，因?yàn)槠洹熬G色、安全、低能耗”的特性，這些特性正好對(duì)應(yīng)解決化石能源導(dǎo)致的環(huán)境問(wèn)題、安全問(wèn)題以及高能耗問(wèn)題。雷愛(ài)文說(shuō)，希望針對(duì)國(guó)家和生產(chǎn)企業(yè)在化工生產(chǎn)中的最急切的需求開(kāi)展科研攻關(guān)，早日實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)化石能源生產(chǎn)工藝的更新?lián)Q代，促進(jìn)化工生產(chǎn)由“熱驅(qū)動(dòng)”轉(zhuǎn)型為“電驅(qū)動(dòng)”，實(shí)現(xiàn)綠色、智能和高端化的全新路徑。（湖北日?qǐng)?bào)全媒記者 田佩雯 通訊員 武柳青）