如果明天p开l会Q实验却一直毫无进展，你会怎么做？
q种煎熬的日子，周子晖过了两q。作为美国加州大学伯克利分校的博士生Q他一直学着和失败打交道。看着不如人意的数据，以及老师下意识地摇头Q他能做的只剩下一ơ次试和期待?/span>
“山野都有雾灯”，q是周子晖的微信个性签名，也恰gU印证，|nq雾已久的他Q终等来照亮自q那盏灯?/span>
在失败的反复打磨下，周子晖持l优化着每一个实验步骤。功夫不负有心hQ在一ơ实验中Q他l于得到了理想的数据Q此后更是“一路绿灯”，利发现了一U能够从I气中捕获二氧化的新型多孔材料?/span>
10?span lang="EN-US">23日，以周子晖为第一作者的研究成果发表于《自然》。这一成果从投E到接收Q仅仅用?span lang="EN-US">4个月?/span>
周子晖（受访者供图，Robert Sanders摄）
捕获二氧化碳的“秘密武器?/span>
直接从空气里“抓走”二氧化I被许多科学家视作中和的“最后一公里”，但从技术层面上看，能不能实玎ͼ该怎样实现Q始l没有得到答案?/span>
“工业革命前Q空气中的二氧化x度一直稳定在0.03%以下Q但工业革命后，q个数值快速升C0.042%Q相较之前高Zq?span lang="EN-US">50%。尽看上去度很低Q但已经造成了全球气候变暖。如果再不采取行动，导致更严重的后果。”周子晖告诉《中国科学报》，二氧化碳吔R有两大方向，一U是从工厂排攄烟气中“捕捉”二氧化I从源头避免其l箋排放Q另一U则是直接从I气中“抓走”二氧化I通过吔RI气中已有的二氧化碳Q让其浓度不再升高，甚至逐渐回落臛_始水q?/span>
其实Q从I气中捕捉二氧化的xq不新鲜?/span>
早在1999q_国亚利桑那州立大学的化学工E师克劳斯h克纳Q?span lang="EN-US">Klaus LacknerQ首先提设想。此后，不少U学家围l二氧化的酸性特质“大做文章”，试图利用各类性物质实现酸反应，吸收I气里的二氧化碳?/span>
然而，U种试都铩而归?/span>
一cL料是复用条g高，通常要在600?span lang="EN-US">900C的高温下Q才能让q类材料‘再生’，重复利用吸收二氧化碳Q另一cL料是E_性差Q哪怕是在无水无氧的理想条g下，10ơ左叛_出现了明昄性能衰退。”周子晖解释道?/span>
周子晖则另辟y径Q在导师奥马?dng)·亚吉?span lang="EN-US">Omar YaghiQ提出的׃h(hun)有机框架l构Q?span lang="EN-US">COFsQ基上，开发了一U新型多孔材料，使用E_的共L(fng)—碳键作为材料骨Ӟq在其孔隙内部“装”上了尽量多的}基，让其充分吸收二氧化碳?/span>
不同于仅通过分子间的弱范d华力的非׃h(hun)q接Q这cL料采用的׃h(hun)q接方式Q通过׃n?sh)子的方式将原子紧密q接在一P骨架更加坚固E_?/span>
“此外，׃h(hun)有机框架本n是个h疏水性的有机材料Q吸收二氧化的同时吸水量小Q二氧化附过E中的耗能，整体的再生温度更低。”周子晖_?span lang="EN-US">25C的室温条件下p有效释放捕获的二氧化I且经q?span lang="EN-US">20?span lang="EN-US">100ơ的循环试Q材料性能q无衰退q象?/span>
一份特别的生日C物
2021q_22岁的周子晖从清华大学化学pL业后Q如愿来到加州大学伯克利分校深造。尽做了思想准备Q他q是被读博生涯的W一个挑战打了个措手不及?/span>
周子?span lang="EN-US">2021q清华本U毕业留?/span>
周子晖所在的Nl从2019q就开始了q类材料的研I。当时只有一个模p的思\Q就是要把尽可能多的氨基作ؓ二氧化碳的吸附位点，通过׃h(hun)键连接的方式建造一个稳定的骨架l构。不q，最初ؓ了降低难度，团队选择先设计一个稳定性稍差但合成隑ֺ也相对较低的骨架Q再通过后箋优化提升E_性?/span>
然而花了两q的旉Q尝试了各种各样的材料，设计了无Cq接Ҏ(gu)Q都没有得到惌的结果，骨架l构的稳定性远q达不到要求?/span>
很显Ӟq个看似捷径的方式把Nl引入了死胡同。没办法Q只能“上隑ֺ”了Q团队成员很快调整思\Q决定直接进ȝ定性强但难度高的骨架结构?/span>
交给谁来做呢Q导师看了看被折了两年的“老兵”们Q一旉竟找不到合适的人选。正在这Ӟ周子晖加入了Nl，带来了新鲜血涌Ӏ?/span>
“很快，设计材料的重d交给了我。我臛_试了20U不同的骨架l构Q无论怎么改进设计Ҏ(gu)Q就是做不出多孔材料。”回惌v那段昼夜不分却“颗_无收”的U研l历Q周子晖依旧感到崩溃?/span>
Nl每两周的周一早晨固定召开l会。“周日的下午Q实验室里基本坐满了人，大家都在补数据，直到晚上?ji)点、十点，只有出满意的数据，才会Ch。”周子晖_“当时我们课题组发表q的最好的二氧化碳吔R量是0.3Q毫摩尔每克Q，但我前两q所有实验数据没有一个超q?span lang="EN-US">0.05。赶上组会，如果实在没数据，只能改一改上个月?span lang="EN-US">PPTQ调调顺序，重新汇报一遍。?/span>
pP被失败反复打的周子晖被q养成了好心态，当他W一ơ看?span lang="EN-US">0.4的吸附量Ӟ难以|信地揉了揉眹{?/span>
没看错！他确实设计出了能吸收二氧化碳的新型多孔材料，周子晖情难自Ԍ一个箭步把导师拉了q来Q告诉他q一喜讯?/span>
命运的{折L(zhn)然而至。从那以后，实验变得非常利Q从0.4慢慢优化?span lang="EN-US">0.9?span lang="EN-US">2023q底Q周子晖完了所有数据，开始着手写论文Qƈ?span lang="EN-US">2024q?span lang="EN-US">4月底完成投稿?/span>
当时导师_q么好的材料Q要选一个好记的数字Q让大家都记住它Q于是命名ؓCOF-999。正好我的生日是1999q?span lang="EN-US">9?span lang="EN-US">27日，q䆾?span lang="EN-US">9Q月份有9Q?span lang="EN-US">27也是?span lang="EN-US">3?span lang="EN-US">9l成。”周子晖W着说。不光名字有U念意义Q?span lang="EN-US">2024q?span lang="EN-US">9月，他惊喜得知，论文已经被《自然》接收?/span>
“这真是一份特别的生日C物。”周子晖兴奋地感慨?/span>
“站在巨膀上?/span>
“直到实验结束，我都没想q论文能发表在《自然》上。”周子晖告诉《中国科学报》，2023q年底，在和导师ȝ数据Ӟ他们H然惛_Q既然测试数据这么好Q不如试试能不能在室外空气里吸收二氧化碳?/span>
“当时导师没׃么希望，因ؓ此前大家的研I是基于实验室展开Q很有人在室外试Q他觉得如果真能做成Q保证能发一‘正刊’。”吃下了导师ȝ“大饼”，周子晖干劲十I他买了一些器件开始改造?/span>
样克服室外条件的不稳定，把空气顺利引入A器当中？又怎样其转化成可视化的数据？前前后后׃快一个月的时_周子晖终于做Z合适的讑֤和程序?/span>
“我们在伯克利校园里做了q项实验Q通过一根管子将I气送进仪器里，发现l过COF-999处理后的I气Q二氧化x度从0.04%降到0。”周子晖骄傲地说Q如果把20天的实验数据延展?span lang="EN-US">365天，׃发现只要200克的COF-999Q一q就能吸?span lang="EN-US">20公斤的二氧化I相当于一|q树木每q吸收的二氧化碳量?/span>
q项研究也得C审稿人的高度认可Q“这工作非常扎实，ZI气中吸收二氧化x供了理论支持。?/span>
而在周子晖看来，所有的成果不过是“站在巨膀上”。“这研I能取得如此成WQ离不开前面师兄师姐们的开路，l我们提供了非常宝贵的经验。”周子晖_孤n来到国Q一Ҏ(gu)J重的课业负担，一Ҏ(gu)毫无q展的实验压力，和师兄师姐们的欢聚时光，成了他生z里仅剩的亮炏V?/span>
“我们组里一?span lang="EN-US">25个hQ其中大概十来个中国人，每次压力大的时候，大家׃块儿聚餐聊天来减压。”周子晖回忆道，每逢春节，大家都主动跑到博士后师兄师姐家蹭饭。厨戉K的烟火气、洋溢的饭菜香，使周子晖在大z彼岸又扑ֈ了“家”的感觉?/span>
现在Q博士三q的周子晖也学着师哥师姐的样子，为后来者铺路。“要惛_?span lang="EN-US">COF-999的大规模应用Q这研I还有很多值得深入的地斏V”周子晖解释道，“一斚wQ从实验角度Q怎么在现有材料上q一步优化，比如提升二氧化碳的吸附效率等Q另一斚wQ从工程角度Q怎样设计材料装置以实现大规模应用Q都是挑战。?/span>
“要走的路还很长。”周子晖万分感慨Q“但我相信柳暗花明，只要t踏实实走好每一步，一定有所收获。?/span>
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周子晖，清华大学化学p?span lang="EN-US">2017U本U生Q化学专业，化学72班）。本U期间曾获得国家奖学金、北京市优秀毕业生、清华大学优U学生q部、志愿公益优U奖、社会实践优U奖等荣誉?/span>
2021q?span lang="EN-US">8月至今于国加州大学伯克利分校化学系攻读博士学位Q专注于COF、直接空气捕莗碳捕获{研IӞ导师Q?span lang="EN-US">Omar M. Yaghi院士?/span>
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