微观世界的“裁缝”@U35单文朋在材料的“瑕疵”里“缝”出新功能

他们用科研“整活”，也能改写未来！

近日，第五届“上海科技青年35人引领计划”（u35）揭晓35位入选者和15位提名奖得主。在ai、生物医药、量子信息、低碳能源等前沿交叉领域，他们敢想、敢做、敢于挑战。

上海科技推出u35系列专题，走进这些“90后”科技人才。听他们讲讲科研里的b面人生，看他们如何定义下一轮创新潮汐的起点。

2025年u35

当代科技青年图鉴

他们的研究有何价值？

35岁对他们来说意味着什么？

科研带给他们的变化是什么？

让我们走进本期u35

ta的科学理想：

致力于探寻材料缺陷与相转变的本质规律，以基础研究突破赋能新材料功能创新，持续拓展材料领域的科学前沿。

本期嘉宾

@单文朋

中国科学院上海硅酸盐研究所

中国科学院上海硅酸盐研究所副研究员、硕士生导师。主要从事极端环境功能材料的结构演化与缺陷调控机理研究。全职回国后，依托中国科学院上海硅酸盐研究所，持续推进极端环境功能材料及碱土氟化物等典型无机非金属晶体体系的缺陷机理研究。近年在journal of the american chemical society、angewandte chemie 等国际期刊发表论文20余篇，参与多项国际科研项目。

面向

世界科技前沿

科研关键词：

缺陷工程、碱土氟化物、相转变与ai表征

在材料科学的语境中，“缺陷”通常被视为需要极力避免的负面词汇。但在中国科学院上海硅酸盐研究所副研究员单文朋的实验室里，缺陷却是一把开启高性能大门的“暗匙”。单文朋选择了一条独特的路径：他并不追求材料的绝对完美，而是试图驾驭“不完美”。他像是一位游走在原子尺度上的“裁缝”，通过解耦复杂的干扰因素，精准调控材料内部的点、线、面缺陷，将原本被视为杂质的微观结构，转化为提升性能的决定性变量，为国家战略需求“量体裁衣”。

快问快答

@上海科技

如果用一个通俗的比喻来形容您的研究，您会怎么形容？

@单文朋

通俗来讲，我是在给材料“量体裁衣”。

对于原材料，缺陷确实听起来不好，但它其实跟性能直接挂钩。在微观世界里，缺陷分为点、线、面等不同形式。我们发现，如果精准调控某种关键缺陷，把它的数量提升一倍，材料的最终性能可能会提高5倍甚至10倍。

我的工作就是把这种关键缺陷从复杂的系统中“解耦”出来，搞清楚它是怎么变的、往哪里变。只有摸清了规律，我们才能利用这些“瑕疵”，定制出我们想要的极致性能。

@上海科技

如何在巨大的不确定性中锁定那个关键的“缺陷”？

@单文朋

这就像是在迷雾中寻找真理，现在我们有了人工智能这个新帮手。

材料表征的数据量非常大，且很多关键参数浮在表面之下，人类肉眼很难观察到。ai能帮我们将这些参数解耦出来，从海量实验数据中挖掘出关键因素。

当然，除了ai，还得靠讨论。我们团队经常聚在一起反复推敲，大家站在不同立场去质疑一个规律。只有当所有人都被说服，所有角度都验证得通时，我们才敢确认那是真的“规律”。

@上海科技

在您的构想中，未来的材料制备会有什么像科幻电影一样的场景？

@单文朋

我们正在尝试把材料“积木化”，像玩乐高一样。

想象一下，如果你想要一种材料既有好的热学性能，又有特定的磁学性能，我们不需要从头去炼，而是可以像搭积木一样，把具备这些功能的“模块”一个个拼上去。这种“超结构”构建在超材料领域已经有了雏形，我们希望能通过这种方式，实现理想材料的精准堆叠和定制。

@上海科技

站在35岁的节点前入选u35，您对未来的科研有什么新的规划？

@单文朋

35岁对我来说，是一个从“积累”向“输出”转变的起点。

以前更多是像学生一样在学习知识，现在我更关注国家和社会到底需要什么。我研究的碱土氟化物，未来的重心会更偏向服务国家战略需求。我希望自己不要在这个很“卷”的世界里迷失，沉下心来，做一些真正能让自己引以为傲、能解决实际问题的成果。

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作者：蓝悦

拍摄：张继东 后期：四月

上观号作者：上海科技