勇敢探索“不可能解决”的难题

本文转自：中国科学报

诺奖得主麦克米兰寄语年轻人：

勇敢探索“不可能解决”的难题

大卫·麦克米兰。 武汉市科协供图

■本报记者 李思辉 实习生 马玲玲

“不一定要按照别人的要求去做，做你认为正确的事情。”

日前，2023年国际光化学技术与产业大会在湖北武汉开幕。参加会议的诺贝尔化学奖获得者、美国普林斯顿大学教授大卫·麦克米兰（David W.C. MacMillan），在接受《中国科学报》专访时对青年科学家提出一些有趣的建议。

我与化学的“双向奔赴”

在回顾自己的求学经历时，麦克米兰告诉《中国科学报》，他的哥哥是家里第一个上大学的人，专业是物理，毕业后收入比父亲多。受哥哥和家庭的影响，他在高中毕业后申请了英国格拉斯哥大学物理系。然而，学习物理后，他发现自己对此并不擅长。幸运的是，他上了一些有机化学课，找到了兴趣所在。

“化学知识时常在我脑中浮现，就像在读一本书，书中的内容在我的脑海中栩栩如生。是的，我很快意识到真的很喜欢化学。”他说。

在找到自己真正热爱的学科后，麦克米兰开始潜心学习。在格拉斯哥大学获得化学学士学位后，他先后在美国加利福尼亚大学欧文分校、哈佛大学攻读博士学位和从事博士后研究工作。1998年，他在加利福尼亚大学伯克利分校开启了独立的职业生涯。任职期间，在与课题组的共同探索下，一个全新的化学概念悄然萌芽。

有机催化打开新视角

因开发了一种独创的分子构建工具“有机催化”，2021年，麦克米兰和本杰明·李斯特荣膺诺贝尔化学奖。

什么是催化？麦克米兰用一个有趣的小故事进行了解释：有一个人需要翻山越岭才能到家，如果在山脚挖通隧道，那么他就可以从隧道穿行，大大节约了时间和能量。同理，化学反应需要能量，催化在提供一种新方式达到目的的同时，还减少了能源消耗，使现有反应更容易、更快，并且允许新的化学反应发生。

催化作用非常重要。麦克米兰曾提到，90%的工业规模化学反应使用了催化，并且全球GDP的35%也是基于催化作用。催化作用对社会产生了巨大影响。

然而，在以往的研究中，典型的金属催化剂存在昂贵、有毒且难以回收等弊端。在哈佛大学时，麦克米兰曾致力于利用金属进行催化研究。但他逐渐意识到，某些金属催化剂能在实验室中获得，但无法进行规模化生产。

因此，当他在加利福尼亚大学伯克利分校任职后，便开始了新的探索。

“有机分子便宜、安全、可持续。如果我们只使用有机部分作为催化剂呢？”他开始设计简单的有机分子，经过不断尝试，“有机催化”应运而生。有机催化易得、不敏感、价格低廉、无毒且易于处理，更重要的是，由此开发的有机催化剂适用于诸多领域，尤其是医学领域。

18世纪以来，世界人口迅速增长、全球变暖、臭氧层损耗、全球性资源枯竭等问题日益严重……麦克米兰表示：“或许，可持续催化的研究能够打开新的视角。”有机催化、生物催化、光催化、电催化……他认为，利用大自然丰富的可再生资源进行的可持续催化研究，将为地球的可持续发展赋能。

中国的化学研究令人惊喜

提到对中国化学研究的印象，麦克米兰不吝赞美之辞：“中国的化学研究是令人惊喜的，过去20年间，中国研究成果的增长非同寻常，我认为这样的成就来源于大量的资源和资金投入，以及科学家群体的共同努力。”

谈到科学家的努力，麦克米兰认为，中国科学家已经对科学的界限有了深刻认识，因而在研究时，能清楚地认知边界，从而熟练地探索。他表示，自己与很多中国化学家合作，他们正在做一些了不起的事情，不仅认真做基础研究，而且在不断探索中有所创造。

失败是另一种经验

科研是一条探索未知领域的幽径，难免会遇到困难和失败。如何度过科研受阻的时刻，是让很多科学家困惑的问题。获得诺贝尔奖后，麦克米兰被问及最多的一个问题就是如何看待失败，对此他有自己的见解。

“科研中遇到失败是非常常见的，失败是另一种经验，所以失败是非常有价值的。对我来说，失败不是问题，而是一种信息，告诉我哪条路走不通，从而换另一条路。”

麦克米兰鼓励年轻人大胆、无畏地释放创新精神。他表示，对前辈理应保持尊敬，但不要想当然地认为他们总是正确的，年轻人要勇敢探索一些世人认为“不可能解决”的难题。“只要你花足够多的时间，纵使是一个从未被思考的难题，也会被解决。”