分子科学如何“智造”未来？百余位中外学者论道甬江

10月24—26日，第三届Stoddart分子与超分子科学研讨会（M3S 2025）在甬江实验室举行。这场以诺贝尔奖得主J. Fraser Stoddart教授命名的分子与超分子领域国际学术会议，吸引了包括美国、澳大利亚、德国、西班牙、瑞士等9个国家的百余位高水平学者汇聚甬江之畔，共论未来。

想象一下：当分子不再只是烧瓶里的“化学式”，而是亿万个智慧体，它们能听从“建筑师”的指令，自我组装成微型机器、智能材料，甚至是精准靶向癌细胞的药物。这，就是分子与超分子科学，一门在分子及纳米尺度上设计和创造物质的艺术。它正在为我们描绘一个从“自下而上”精密构建的未来。

中国科学院原院长白春礼院士

吉林大学校长、中国科学院院士张希

两位重量级嘉宾——中国科学院原院长白春礼院士与吉林大学校长、中国科学院院士张希出席大会，并分别作了题为《扫描隧道显微镜的演进：以先进技术探索分子结构》和《超分子聚合物化学：可再生材料的创制》的特邀报告。两位院士高屋建瓴的分享，以深厚的学术积淀与宽广的国际视野，为与会青年学者带来了深刻的启发与宝贵的科研指引。

三天里，六十多场前沿报告密集呈现，以“分子与超分子材料科学”为核心主题，围绕有机材料及超分子材料的基础与应用拓展、新型有机功能分子的合成与应用、超分子自组装，以及功能多孔材料等领域全面展开。

这些前沿探索究竟将如何重塑我们的世界？一起来看看——

让材料会思考，让药物更精准

当可控的微观分子运动，被放大成肉眼可见的宏观响应，材料便拥有了“智能”。

浙江大学黄飞鹤教授团队，如同一群高超的“驯兽师”，他们将具有动态特性的分子机器嵌入高分子链，成功“驯服”了这些微小的运动单元，使它们能协同作用，让整块材料对外界刺激做出反应，为智能穿戴、软体机器人等领域带来了无限可能。而当药物装上了“分子导航”，它便能更精准地抵达病灶。

中国科学院上海有机化学研究所的黎占亭研究员，则是一位构筑“分子胶囊”的大师。他利用葫芦脲等主体分子，将抗癌药物精准封装，不仅能护送药物直达肿瘤细胞内部，还能在需要时作为“解药”中和麻醉剂的效用，为实现“长效麻醉”与“瞬间唤醒”的精准调控提供了全新策略，让治疗过程更安全、更高效。

构筑下一代光电世界的“积木”

我们口袋里的手机屏幕、未来的量子计算机，其性能的飞跃都依赖于一代代新材料的诞生。

新加坡国立大学吴继善教授，致力于在原子尺度上构筑拥有特定拓扑结构的“碳纳米分子”。这些“分子笼”或“互锁环”，其独特的三维结构赋予了它们奇异的芳香性和自旋特性，为科学家探索下一代信息存储与处理技术打开了新的大门。

深圳大学的邹洋教授专注于为OLED屏幕寻找更纯净、更高效的发光源。他领导的团队设计了一系列基于硼元素的“多重共振”发光材料，这类材料能发出光谱极窄的纯色光，同时保持近乎100%的光电转换效率，这意味着未来的显示屏将拥有更鲜艳的色彩和更低的能耗。

合成这些新材料的过程，本身也在不断革新。甬江实验室方磊研究员挑战的是被誉为高分子化学“梦想分子”的“梯状聚合物”。这种拥有双股骨架的刚性分子，性能超凡但合成极难。方磊团队的突破，为制备下一代高性能有机半导体材料铺平了道路。

而甬江实验室郭子豪研究员，也在另辟蹊径，利用廉价的元素硫作为原料试剂，开发出一种极其绿色、经济的合成路线，有望大幅降低共轭聚合物的生产成本，推动其规模化应用。

师法自然：分子世界的“建筑艺术”

生命本身，就是最伟大的超分子自组装奇迹。科学家们正努力师法自然，引导分子搭建起复杂的有序结构。

澳大利亚天体生物学中心主任、新南威尔士大学副教授Albert C. Fahrenbach正在探索生命起源的奥秘。他巧妙运用动态共价化学，让RNA分子在热力学驱动下自发组装成精密的“发夹”结构，成功率高达61%。更令人惊叹的是，不同的RNA体系能够“自我识别”，各自精准配对而互不干扰。这一突破为生命起源早期基因组的演化研究提供了重要线索，同时也为功能性RNA的模块化合成开辟了新路径。

西湖大学的付海林研究员发现，在实验室的烧瓶中，合成的超分子聚合物也能像生物体内的蛋白质一样，发生“液-液相分离”，自发形成从微米到厘米尺度的有序液滴。这一发现，为我们模拟生命过程、构建具有复杂层级结构的仿生材料提供了全新思路。

香港大学助理教授陈潇杨团队从DNA双螺旋中获得灵感。他们利用金属离子作为“别针”，将常见的环糊精分子“编织”成了具有精确螺旋结构的纳米通道，未来有望用于高效的分子筛分和不对称催化。

华东师范大学史学亮教授则开发出一种新颖的“动态搭扣”——基于自由基的动态共价键。利用这种可逆的化学键，他的团队不仅能让分子“社会性”地自我分类、精准组装，还能制造出对温度和压力极为敏感的智能材料。

“分子海绵”：多孔材料的奇妙世界

在解决能源存储、催化和环境分离等重大挑战中，具有规整孔道和高比表面积的多孔材料发挥着关键作用。科学家们正致力于设计这些“分子海绵”，让它们能够精准地筛选、存储和转化各种分子。

武汉大学汪成教授将目光投向了三维共价有机框架（3D COFs）这一前沿领域。相较于研究更为成熟的2D COFs，3D COFs拥有更丰富的开放位点和层级孔结构，在气体吸附和催化方面潜力巨大。面对合成困难、结构表征复杂等挑战，汪成团队已取得重要进展，为推动3D COFs从实验室走向应用奠定了坚实基础。

瑞士弗里堡大学Ali Coskun教授则将超分子化学的智慧应用到了下一代锂离子电池的开发中。硅负极、锂金属负极和硫正极等高能量密度电极材料，虽然理论容量极高，但都面临着体积膨胀、枝晶生长、多硫化物穿梭等严重问题。Coskun创新性地利用轮烷、超分子聚合物网络等机械互锁结构，在分子层面精准设计电极界面，不仅有效提升了电池性能与安全性，还为废旧电池中金属的回收利用提供了新方案。

让科研跑得更快，然后呢？

除了创造新物质，科学家们同样在思考如何革新“创造”的过程本身。会议现场，许多专家将目光投向了这一根本性问题：我们能否加速发现的进程，甚至革新研究的范式，让科学家跑得更快、看得更深？

中国科学院上海有机化学研究所李霄鹏研究员，将人类观察物质世界的眼睛，推向了新的极限。他将质谱技术与离子软着陆结合，解决了超高真空环境下样品制备的难题。同时，利用扫描隧道显微镜与同步辐射光源的结合，成功实现了对样品的成像及其中单个金属原子的“化学指纹”识别，这意味着，科学家能够更加清楚地“看见”单个原子并确切“知道”它是什么。

甬江实验室温正慧研究员，要为化学家配备一位不知疲倦的“AI助手”。他试图打造一个由人工智能驱动的自动化实验平台，该平台能自主优化反应条件并进行规模化生产，将原本耗时数月甚至数年的研发流程，缩短到以天为单位，极大地加速了新材料、新药物的发现进程。

然而，即便新材料的研发速度大幅提升，从实验室的“0到1”到市场应用的“1到N”之间，仍横亘着巨大的鸿沟。来自产业界的王晨旭博士直指这一核心挑战。他指出，即便是那些曾被视为“创新引擎”的国际化工巨头，如今其研发重心也已普遍转向短期应用开发。这留下了一个关键问题：当企业不再为未来奠基科技之石，谁来承接基础创新的历史使命？顶尖高校与新型研发机构能否真正承担起这一重任？是一个需要大家深思的时代课题。

为鼓励年轻人的创新研究，大会还特别设立了学术墙报展示环节。经过评选，6位青年学者荣获本届Stoddart分子与超分子科学研讨会“最佳墙报奖”。

大会虽已落幕，但“分子”间的化学反应才刚刚开始。

“我们深信，科学的繁荣源于开放的交流与合作，伟大的发现与创造，从来都不是在孤岛上诞生的。”本届研讨会主办方、甬江实验室主任崔平向海内外科学家发出诚挚邀请，欢迎一切有利于科学进步与价值创造的开放合作。这份开放的姿态，也正是分子科学的终极魅力所在：于细微处见精神，于无形中创未来。

第三届Stoddart分子与超分子科学研讨会期间，举行了2025年度“Stoddart科学基金化学家奖”颁奖仪式。张希凭借其在超分子化学领域的卓越贡献获此殊荣，白春礼为其颁奖。

Stoddart科学基金化学家奖，是超分子化学领域的国际重要奖项，旨在表彰在该及相关交叉学科中取得杰出成就并作出卓越贡献的顶尖科学家。该奖项面向全球，每年通过匿名提名和民主投票的方式，评选出一位55岁以上的获奖者，以确保其权威性与公正性。

此前，2024年度和2023年度的该奖项得主分别是英国皇家科学院院士David Leigh和美国科学院院士、中国科学院外籍院士Jonathan Sessler。

来源：甬江实验室科协

责编：叶　扬

美编：郑娜莉

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