创新、勤奋、奉献，致力纳米科学前瞻性研究

——我校“纳米化学与生物学”学科团队

我校“纳米化学与生物学”学科团队，在中国科学院院士刘元方的带领下，秉承“创新、勤奋、奉献”的精神，以国家需求为导向，着重关注与人类健康、纳米安全和先进材料相关的各种问题，开展纳米材料的化学和生物学研究，旨在纳米科学和技术的最前沿领域做出重要贡献，在纳米科学史上留下中国人的足迹。

团队负责人：刘元方

刘元方，中国科学院院士，放射化学家。1952年毕业于燕京大学化学系。1991年当选中国科学院院士，2006年当选英国皇家化学学会会士。曾任中国科学院化学学部副主任，国际纯粹与应用化学联合会的放射化学与核技术委员会主席，亚太地区放射化学会议国际委员会副主席，中国核学会和中国化学会的核化学与放射化学委员会主任委员。

刘院士在创立和建设我国第一个放射化学专业的教育事业中作出了重要贡献。在1959-1961期间，他领导团队建造了我国第一台分离铀-235的高速UF6气体离心机。80年代初他制备和纯化了Bk-251核素，并精密地重绘了它的衰变纲图。80年代中期起，他系统地开展放射性核素标记抗癌单克隆抗体的研究，其中In-111标记化学等成果具有国际先进水平。1993至2002，他在国内创建了超灵敏的加速器质谱法，测定放射性碳-14标记物和体内DNA形成的加合物。测量灵敏度达到了国际最高水平。

早在2002年，他结合放射化学方法，在国际上很早开展了碳纳米材料的生物效应和安全性的研究，推动了“纳米毒理学”这一重要研究方向的形成和发展，享有很高的国际声誉。刘院士在漫长的科研生涯中，共发表学术论文一百九十余篇，著有《放射化学》、《核化学与放射化学》等书四种。他负责的“从金川矿中提取铑和铱的新方法”1986年获国家教委科技进步一等奖。

研究方向

（1）纳米生物学领域，研究兴趣主要包括新型无机-有机复合纳米材料合成、生物功能设计及其在多模态分子影像和纳米药物中的应用研究；在分子、细胞或动物等水平上的纳米-生物界面上的作用机制研究，评价纳米材料的生物安全性；开发超灵敏、超快速、超分辨的高时空电化学成像技术，对微纳界面分子及分子反应动态过程精准测量；开发基于纳米膜的电转技术，用于将基因、蛋白等生物分子快速高效地转入细胞。

（2）纳米化学领域，研究兴趣主要包括：基于模板的复合纳米结构及其在能量转换存储和光电催化领域中的应用研究；碳基低维纳米结构和硅基多孔材料的可控制备及其在能源存储和光电催化领域中的应用研究；结构明确的碳量子点精准合成、功能化及其在光电催化中的应用研究。

研究队伍

2006年，刘元方院士将其在北京大学的研究团体整体搬迁到我校，成立了纳米化学与生物学研究所，目前已经形成一支由院士引领，上海海外高层次人才、曙光学者等中青年人才为支撑的高水平研究队伍，包括教授（研究员）8人，副教授（副研究员）4人，中级职称2人。团队的初心和目标是将研究所建成为国内外知名、在纳米生物学和医学领域具有一定影响力的研究中心。

特色成果与学术荣誉

研究团队是国内最早提出和发展纳米毒理学的研究团队之一，在国内外有较高的学术影响力。在特色方向上，团队经过10年的努力，通过精确控制分子构象，创造出具有一类全新的纳米人工抗体,在国际上首次提出了构象工程概念。团队潜心科研，克服重重困难，实现多个我校的突破，“分子构象工程概念的提出及纳米人工抗体的创制”成果入选了第一届（2016年-2019年）我校十大学术进展。团队先后在Nat Nanotechnol，Nat Biotechechnol，Sci Adv，Nat Commun，PNAS，Adv Mater，JACS，Angew Chem Int Ed等国际著名期刊上发表了一系列的高水平论文，很多工作被国际著名期刊网站如Science，Nature China，NPG Asia Materials等作为亮点报道。王海芳和曹傲能教授的论文曾入选中国百篇最有影响的国际论文。刘元方、王海芳、曹傲能、雷勇、张海娇等教授多次被邀请在国内外会议上做大会报告或邀请报告。刘元方应邀担任第六届纳米毒理学国际大会名誉主席；王海芳教授应邀成为国际期刊Nanomedicine (London)编委；张海娇研究员担任Nano Research和Chinese Chemical Letters等期刊青年编委，曾入选英国皇家化学会（Royal Society of Chemistry）Top 1%高被引学者。王亮研究员担任《发光学报》和Advanced Powder Materials等期刊青年编委。在科研获奖方面，王海芳教授曾于2012年和2018年两次获得国家自然科学二等奖，曹傲能、王海芳等教授2015年获得上海市自然科学一等奖，张海娇研究员获得上海市技术发明奖三等奖。

教书育人

习近平总书记一直强调“育人的根本在于立德”。2021年，他在给全国高校黄大年式教师团队代表的回信中提到：“好老师要做到学为人师、行为示范”、“立德修身，潜心治学、开拓创新，真正把为学、为事、为人统一起来，当好学生成长的引路人，伟培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人、全面建设社会主义现代化国家不断做出新贡献。”刘元方院士作为新中国培养的第一代放射化学家，一直率先垂范，言传身教，影响着团队师生每一个人的成长和发展，树立了“创新、勤奋、奉献”的团队精神。

科技自立自强是国家强盛之基、安全之要。高校承担着在基础研究和前沿技术领域取得原创性突破、提升国家原始创新能力，服务国家经济社会发展的重要使命。 “我研究的方向变化很大，一方面是因为我喜欢做一些新的东西，另一方面是有些东西做到一定程度就很难有做出具有创见性的好成果。”刘院士如是说，他根据国家的战略发展需求，多次调整自己的研究重心，但每一次的研究都始终站在国际学术前沿。

铀235是重要的核能原料，但天然铀矿中铀235的浓度极小，难以用于核电站发电等应用。浓缩铀需要的一种先进方法就是超高速离心法。在1960年，我国在超高速离心机浓缩铀的领域还完全是个空白。刘院士还是勇敢地投入到他很不熟悉的这一领域，仅凭借一份已有超高速离心机的草图，带领团队经过2年多的昼夜奋战，最终制成了我国第一台每分钟5万转浓缩铀235的超高速气体离心机。这个重要突破促进了我国超高速离心机浓缩铀的事业的开展。

化学元素周期表中，有一些元素是在自然界中不存在的人造元素。1980年，西博格教授所领导的美国劳伦斯贝克莱国家实验室正在寻找短寿命锫同位素，但从包含几百种核素的极复杂混合物体系中分离出纯锫是个尚未解决的化学难题。正在该实验室访学的刘院士承担起了这项工作。在不到一年时间，他就建立起了一套快速化学分离程序，总操作时间仅为15分钟，获得了纯度极高的锫251，并在此基础上开展了多项开创性的工作。

核电在我国能源结构中的地位日益重要，研究放射性核素由废物向周边地质环境的迁移对于妥善处置放射性核废料具有重大意义。目前国际上只有美国和俄罗斯具有处置大规模核废料的能力。刘院士与瑞士冯冈登教授合作完成了对碘129（放射性废物的一个重要核素）在地质层中迁移的全面综述和数据汇编评估，为国际核废料处理技术提供了重要的数据支撑，在2006年至2011年期间，他担任我国高水平放射性废物处置专家组的副组长。

刘院士始终走在国际学术前沿，立足自己放射化学的专长，在重离子核反应、贵金属提炼、生物无机化学、核药物、生物-加速质谱学以及纳米物质的生物效应的各个领域去的突出成果。从2002年起，71岁高龄的刘院士又步入纳米科学这一国际新兴领域，与国家纳米科学中心赵宇亮院士等人合作，做了大量的创新性工作，开创纳米毒理学研究领域，在国际上享有盛誉。在2012年召开的第六届国际纳米毒理学大会上，有30多个国家的科学家出席，他担任大会的名誉主席并致开幕词。

纳米所团队在刘元方院士带领下，严谨治学，潜心研究，至今已经发表了600多篇高水平论文。根据ESI数据库统计，多年来我校引用最高的前十篇学术论文，研究所发表论文占一半以上。曹傲能和王海芳教授十年磨一剑，首创构象工程方法，利用单独没有功能的基团在纳米粒子表面成功实现类蛋白质的高级功能，并开发了一系列基于金纳米粒子的人工抗体，工作发表在PNAS上。张海娇研究员开发了多种高性能碳基低维纳米结构和硅基多孔材料并应用在能源存储等领域，相关研究工作发表在Nano Energy、Nano Today、ACS Nano等期刊上。邓小勇研究员开发了新一代的智能药物载体，工作发表在Nat Biotechnol上。王亮研究员精准调控石墨烯量子点的合成并开展了光电催化应用研究，工作发表在Sci Adv和Nat Commun等期刊上。赵微研究员开发了超灵敏、超快速、超分辨的高时空电化学成像技术，研究单颗粒表面电化学活性分布，并在单个活细胞水平上，对ECL驱动光动力治疗中细胞焦亡的动态变化进行原位成像，相关工作发表在JACS和Angew Chem Int Ed上。苏倩倩副研究员基于多年的稀土发光调控经验，设计合成基于异质核壳结构的新型稀土发光材料，相关工作发表在Nat Commun和Adv Mater上。

习近平总书记强调：“青年人正处于学习的黄金时期，应该把学习作为首要任务，作为一种责任、一种精神追求、一种生活方式，树立梦想从学习开始、事业靠本领成就的观念，让勤奋学习成为青春远航的动力，让增长本领成为青春搏击的能量。”2004年，刘院士在接受《北京科技报》采访时说：“我没做出什么成就，只是一辈子就没偷过懒。” 2013年，他接受采访又说：“我选学生，首先是要勤奋，因为勤奋可以增长智慧，勤奋可以创新。” 1980年，刘院士赴美国进修，在美国的实验室里，当样品经过加速器照射后，有时他要连续工作30多小时进行跟踪测量。那时，他把“人生难得一搏”的条幅挂在他的卧室。同行的学者邀请他一起去美国著名的游览胜地或墨西哥旅行，他都婉拒了。他珍惜当时的实验条件，提醒自己抓紧时机，做出成绩。他曾说：“国外有一句名言，学习时的痛苦是暂时的，未学到的痛苦是终生的。只有比别人更早、更勤奋地努力，才能尝到成功的滋味。”

习近平总书记曾说：“有信念、有梦想、有奋斗、有奉献的人生，才是有意义的人生。” 刘元方院士也始终身体力行地践行着这一理念。他待人谦和有礼，总是宽容无私地帮助别人，接受过他支持的人不计其数。即使刘院士现在已年过90岁，许多青年教师和学生向他请教，或者请他帮忙指导论文，他都认认真真地回答，一丝不苟地修改。他说：“这十年来，我帮年轻教授修改和润色文章，花的时间比较多。”2013年，他和唐孝炎院士在我校3499cc拉斯维加斯成立“阳光助学金”。他在给学院的承诺书里写到：“我们愿尽绵薄之力，资助家庭特别困难的少数学生，希望他们能在阳光下成长。”截至2021年年底，已经资助了37人次的年轻学生。

团队师生在刘院士的感染下，各自都在自己的岗位上默默地奉献。邓小勇老师在2006至2010年间无私地为全团队提供电镜测样服务，金荣老师在2010至2018年兼职管理和维护全所的仪器平台，常庆和赵悦如老师贴心为全团队师生服务，曹傲能老师指导的硕士生邵珠学扎根沂山东临沂蒙山区的小山村带领村民脱贫攻坚，雷勇和付群老师指导的硕士研究生张显沔远赴新疆进行志愿服务，等等。今年疫情发生以来，王亮老师作为纳米所二楼的层长，每天三次的楼层消杀以及分发物资。博后郭华章和刘元元，以及刘成昊等同学响应学校号召，多次作为志愿者前往学校抗疫前线服务。王亮老师说：“我非常高兴有这么一个机会服务大家，看到大家在所里住着安全，心情愉悦，我觉得自己的一点点付出都是值得的。”

“纳米化学与生物学”学科团队在刘元方院士的带领下，未来将继续秉承“勤奋、创新、奉献”的精神，心存“国之大者”，持续关注与人类健康、纳米安全和先进材料相关的重大问题，以最饱满的激情投身到科学研究和人才培养中，努力在纳米科学和技术的最前沿领域做出更多贡献！