瑞典国家杰出教授、皇家工程院院士孙立成加盟西湖大学

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飞机降落在杭州萧山国际机场，孙立成打开手机，惊诧地发现，从斯德哥尔摩起飞时申请的绿码，已经变红了。

杭州迎接他的第一件事，便是14天隔离观察。更让他没有想到的是，两天后，世卫组织宣布新冠肺炎疫情全球大流行。

孙立成，瑞典皇家工程院院士、中国科学院外籍院士、瑞典国家杰出教授（VR Rådsprofessor）、瑞典皇家工学院讲席教授、国际知名化学家、人工光合作用领域专家、“全球高被引科学家”。

疫情中回国，孙立成加入西湖大学理学院，成为2020年入职的首位讲席教授。

人工光合作用





孙立成的研究领域有一个既熟悉又陌生的名字——人工光合作用。

在自然界，光合作用几乎无处不在。比如绿色植物利用太阳光驱动，把空气中的二氧化碳（CO2）和水（H2O）转变成碳水化合物等有机物质，并释放出氧气。这个最基本的化学反应过程，是自然界几十亿年维持地球可再生循环的关键。
顾名思义，人工光合作用，就是人类去模拟这一大自然鬼斧神工的可再生能量循环体系：如何利用太阳能，将地球上最丰富的水资源和温室气体二氧化碳，转换为可以存储的化学能，比如氢能或甲醇。
简单来说，太阳光+水+二氧化碳=可再生清洁能源。

但水分解的能垒很高，单靠平常的太阳光照耀江河湖海，并不能产生氢气和氧气。这就好像在水与氢气、氧气之间横亘着一座大山，要是没有催化剂，想实现人工光合作用的化学反应，得先克服高能垒，必须翻过这座大山。
“有了催化剂情形就不一样了，相当于在山上打通一条隧道。”孙立成说，实现这个水变氢的“方程式”，关键的科学问题和技术难点，在于催化剂。如何研发出高效率、低成本的水氧化催化剂，成了实现人工光合作用的技术瓶颈。
孙立成正是这一前沿领域的国际著名学者，他长期从事太阳能燃料与太阳能电池前沿科学应用基础研究。在高效水氧化分子催化剂的设计合成、氧-氧键形成机理，以及光解水制氢功能器件的设计与制备等方面，取得了令国际同行瞩目的研究成果。
目前世界领先的水氧化分子催化剂，如业内称为Ru-bda的催化剂，就诞生于他的研究团队，其催化水氧化效率可与天然光合作用相媲美，被认为是人工光合作用领域的重大突破。
“加入西湖大学后，我的研究重点依然是催化及可再生能源转换。”孙立成说，他尝试制备出一种能够大规模使用的、低成本的催化剂。“基础研究是经年累月的，但同时也是争分夺秒的，全世界都在较劲，谁先突破了高效、廉价、稳定的水氧化催化剂这一技术瓶颈，接下来的可再生能源问题、环境气候问题、化工产业可持续发展问题等，才有可能从根本上得以解决。”





冷板凳





正如孙立成所说，人工光合作用如今已成为一块香饽饽。
太阳能的开发利用，已经成为世界各国重点支持的领域，不仅投入高额的科研经费，甚至上升到国家战略的高度。尤其在面对能源短缺、气候变暖、生态失衡这些全球性问题时，能够支撑可持续发展的源头创新，自然成了“风口”。
然而，孙立成在上世纪80年代末涉足人工光合作用领域时，许多人对这个概念还很陌生。
1990年，孙立成获得大连理工大学博士学位，在中科院原感光化学研究所任助理研究员。在那里，他接触到太阳能的清洁转换，萌生了对人工光合作用研究的极大兴趣。
我们通常认为，基础研究离应用很远，但基础研究与应用的关系又异常密切。而科学家的可贵之处在于，他们独到的眼光瞄向的是十年、二十年后的世界。
当年的孙立成，坚定地认为人工光合作用前景巨大，也因此甘愿坐上这张冷板凳。
1992年，他在德国马普辐射化学研究所进行博士后研究，因为无法说服导师改变其研究方向，作为洪堡学者的他果断转到了柏林自由大学的另一个实验室。
转机出现在1994年夏天。孙立成三十出头，在瑞士因特拉肯的一场大型太阳能转换与储存国际学术会议上，他投稿的以“人工光合作用”为主题的学术海报获得了展示机会。现场，几位来自瑞典的教授向他抛来橄榄枝：“你的研究非常前沿，我们也看好这个研究方向，现在获得了几千万经费支持，但不确定具体要怎么做，你愿意加入我们吗？”
孙立成意识到，这是个好机会，尽管当时在他心目中，瑞典只是一个到处冰天雪地的国家。

瑞典人工光合作用中心开拓者 (左起：Björn Åkermark, Peter Lindblad, Licheng Sun, Leif Hammarström, Villy Sundström, Stenbjörn Styring)

“瑞典是世界上最早成立人工光合作用研究中心的国家之一，美国、日本及欧洲其他国家都是若干年以后才奋起直追的。”他说，当时全世界从事这个研究方向的科学家并不多，投入其中的重大研究基金和“国家队”更是凤毛麟角。
1995年初，孙立成从春意盎然的柏林出发，来到银装素裹的斯德哥尔摩。他加入到瑞典皇家工学院，从助理教授做起，9年后晋升为讲席教授，并于2017年当选瑞典皇家工程院院士。

2004年10月，孙立成成为瑞典皇家工学院讲席教授，就职仪式在斯德哥尔摩市政厅举行。
在这个过程中，他作为首席科学家，组织完成了多项太阳能燃料与太阳能电池领域重大科研项目并取得关键突破，在国际化学领域重要学术期刊上发表SCI论文600多篇，连续多年入选全球“高被引科学家”。

“离开人工光合作用，我可能就不是孙立成了。”他说。

孙立成教授荣获2016年瑞典皇家科学院颁发的沃尔玛克奖 (Wallmark Prize 2016)。





回国





2017和2018这两年，对孙立成来说，有着特殊的意义。在瑞典，他被国家研究理事会评为瑞典国家杰出教授（VR Rådsprofessor），成为迄今为止化学化工领域唯一一位获此殊荣的学者，当选为世界上最古老的工程科学院——瑞典皇家工程院建院百年来第1775号院士；在中国，他荣获了中华人民共和国国际科技合作奖。
前者是对他过去30年在基础研究上的肯定，后者则是对他过去20年不遗余力地推动中国与瑞典两国间科技合作交流的褒奖。
1999年，大连理工大学向孙立成发出邀请。当时，身在瑞典的他，已经在人工光合作用、太阳能燃料领域做出了一些出色的科研成果。
大连理工大学是孙立成的母校，他的本科、硕士、博士阶段都在那里完成的。来自母校和祖国的召唤，他觉得义不容辞。
于是，在他的努力促成下，“大连理工大学-瑞典皇家工学院分子器件联合研究中心”成立。他在其中投入了大量精力，取得一系列重要科研成果，也为国家培养、锻炼和输送了一大批优秀的科研人才，提升了中国在该领域的国际影响力。
“从二十年前开始，人工光合作用与清洁能源概念一年比一年热，瑞典在这方面的研究起步特别早，在全球也处于领先地位，我当然想推动中国尽快加入这场竞争，实现源头创新、抢占未来高科技领域制高点。”孙立成在想，自己有幸踩准了这个点，“如果能利用自己所学为祖国作出一点贡献，那是很有意义的事。”
厚积薄发。20年的来回奔走，20年的所见所闻，早已在无形之中影响着他。
2020年初，孙立成向瑞典皇家工学院、瑞典国家研究理事会提出了加盟西湖大学的想法。距离他获评瑞典国家杰出教授仅两年，这个决定令人意外。
想回中国发展？完全可以考虑兼职，多年来由他策划的、两国之间的科研项目合作也一直进行得不错。
受科研条件吸引？他近期获得的国家杰出教授称号，瑞典全国包括自然科学、社会科学、医学、人文、管理等全部加在一起只有27人，每人可获得连续十年、每年500万克朗的研究经费支持，也就是5000万克朗，且经费使用具有百分百的自主权，不受任何限制。
这些都不要了，为什么？
他的回答是：“西湖大学是中国第一所社会力量举办的大学，我非常认同她小而精、研究型的办学理念，也被这种探索和挑战所吸引，希望自己能参与到这个过程中。”
寻找下一个新挑战并跻身其中，这大概是他身为科学家的本能。





学科交叉





解除隔离的第一天，孙立成一口气开了几个会，主题相似：招人。
事实上，加入西湖大学，他身负两项重任。一，当然是新建自己的实验室和团队；二，受施一公校长委托新建一个校级交叉学科中心——“人工光合作用与太阳能燃料中心”。
被隔离的14天里，他无数次“谋划”过这两项任务。“我来西湖大学，是想来做事的，我看到学校各方面的发展速度都很快，我也打算两项任务同时推进。”孙立成说，这对他是个挑战。
眼下这个领域竞争如此激烈，讲的就是一个“快”字。
他想过了，他自己做人工光合作用，用化学的方式将太阳能、水、二氧化碳、氮气转变成燃料；工学院院长杨阳、年轻PI柳佃义等人做的是太阳能电池材料，用物理的方式将太阳能转变成电能；工学院年轻PI王建辉等人做的是电能储存；生命科学学院李小波的研究则是与自然界的光合作用有关……
“跨越生命科学、理学、工学三大学院，从太阳能的转换到存储，从基础理论到实际应用，成为真正意义上的学科交叉平台，研究兴趣与之相关的课题组可以聚力共同打造未来西湖大学太阳能转换中心。”孙立成说。