客户端

有材APP下载

新材料在线APP下载

寻材问料下载

开通会员

精彩推荐

会员享研报折扣价、看项目BP、约投资人、每日在通讯录加更多好友等特权

开通会员 查看会员特权

登录/注册

热门媒体号

热门企业号

兰大博士蛰伏七年 终以共价有机框架材料成果发表一作《Science》

来源:材料科学与工程微信公众号|

发表时间:2019-07-26

点击:13645

文章来源:兰州大学研究生招生


2006年到2018年,从兰州大学本科到研究生支教团,从硕士到博士毕业,从十八芳华到三十而立,这是马天琼人生中最好的十二年,学在兰大,爱在兰大,成长在兰大。


2018年7月6日,Science以“Single-crystal x-ray diffraction structures of covalent organic frameworks”为题,发表了以兰州大学为第一通讯单位,北京大学、加州大学伯克利分校共同合作在共价有机框架材料领域中取得的最新研究成果。



兰州大学化学化工学院、功能有机分子化学国家重点实验室王为教授课题组的马天琼博士是该文章的第一作者。该项研究首次实现了共价有机框架材料大尺寸单晶的生长和结构解析,将“共价组装有序结构”的研究提升到新的高度。不仅突破了共价有机框架材料领域发展的长期瓶颈,也为动态共价化学的理论和应用研究提供了全新的实例。


马天琼在北大未名湖畔与博雅塔的合影


马天琼,女,回族,甘肃省临夏人。2006年考入兰州大学物理科学与技术学院本科学习,2008年在涂永强院士实验室进行科研见习。2010年参加共青团中央第十二届研究生支教团,支教一年。2011年保送至王为教授课题组攻读硕士和博士学位,2017年在北京大学孙俊良研究员课题组联合培养一年,2018年获得兰州大学理学博士学位。2018-2019年在北京大学无机固体化学课题组开展“博雅计划”博士后研究。2019年起在美国加州大学伯克利分校Omar Yaghi教授课题组开展博士后研究。


蛰伏七年,不鸣则已,一鸣惊人


01


说起在顶级期刊上发表文章的经历,还得追溯到十年前马天琼保送至王为教授课题组时。那时的她经过本科阶段的学习和各种创新创业项目的训练,非常喜欢有机化学,再加上材料化学专业的背景,马天琼对各种有机材料充满好奇和向往,于是她选择了王为老师课题组。


王为教授课题组是国际上较早在共价有机框架材料领域中开展研究的小组之一。共价有机框架材料(Covalent Organic Frameworks,COFs)是有机单体通过共价键的连接、在二维或三维方向上形成的一类新型的晶型有机多孔高分子材料。其在气体吸附和分离、催化、光电、储能等领域有着广阔的应用前景。


共价有机框架材料领域中的一个重大挑战是:如何获得大尺寸和高质量的单晶。由于采用强的共价键作用进行构筑,COFs的合成过程很难从原子分子尺度上进行精准调控,之前合成出的COFs材料因而主要表现为多晶形态,其结构的推定通过粉末X-射线衍射、电子衍射和计算机模拟等手段间接获得。如何采用精准的共价组装策略大幅度提升COFs材料的结晶度、从而通过单晶X-射线衍射技术在原子尺度的层面获得其精确的结构信息,是该领域发展的核心瓶颈。


早在2011年,马天琼就合成出一例新的COF材料,命名为LZU-111。那时大家对COF材料结构的了解还处于非常初级的阶段,几乎都依赖于对拓扑的模型的认识、想象和猜测。尤其是对三维COF,如果不能通过大量计算机模拟和筛选的手段得到相对合理的猜测结构,大多数研究者甚至最后放弃对未知COF材料的研究。


为了研究LZU-111的结构,马天琼自学晶体学和计算机结构模拟。那段时间她实验没有任何进展,每天早上很早来到实验室,先洗一桶玻璃仪器,然后抱着电脑和一本《X-射线晶体学》,一言不发地躲在角落里看书。他的导师王为教授看在眼里急在心上,但他相信他的这个学生,并没有对她失去信心,在她的沉淀期给予了她最大的耐心,而且还鼓励她继续学习晶体学。在马天琼第一次模拟出材料的粗略结构后,王老师伸出大拇指使劲点赞。这也极大地鼓舞了马天琼,她相信有导师的支持,她一定能解决眼前的困难。


但是要知道材料的精确结构谈何容易!幸运的是,2013年王为教授在去美国开会时遇到一位研究药物多晶型的殷小天博士,和殷博士相谈甚欢。同年殷博士回国访学一段时间,马天琼向殷博士请教了很多晶体学问题。殷博士深厚的结晶学内功,给了马天琼很多启发,她查阅大量文献,了解各种晶体材料单晶的生长方法,并尝试各种条件,希望能生长出COFs材料的大单晶,通过单晶衍射方法得知精确结构。她已经记不清自己筛选过多少合成条件,做过多少材料,失败过多少次,有时做梦都能梦到金光闪闪的大晶体在远远向她招手。


又经过一年多的努力,她第一次从扫描电镜中看到晶体从纳米尺寸长大了一个数量级的时候,她的那种惊喜难以名状。但由于当时从来没有人做到过使COF晶体长大,连她自己也有所怀疑,组内老师、同学的态度也都比较谨慎,善意提醒她单晶没有那么容易长大,甚至有老师、朋友劝她放弃这么艰难的课题,做一些容易的工作,尽快发表文章,准备毕业。


她自己却像一个“痴汉”一样沉醉于一点一滴的进展和幸福中。她说这是她的梦,她在梦中见证了单晶的璀璨和夺目,并且相信自己的晶体一定能够生长成为大单晶,她不舍得放弃,更不应该放弃。哪怕没有一个人认可她,只要是正确的事情,她就一定要死磕到底。


02


她就是要做原创性的工作,就是要做不一样的工作,就是要走别人没有走过的路,哪怕曲折艰险,哪怕充满荆棘。


她的这股“轴劲儿”在别人看来甚至有点不可理喻,一时也成为了不懂变通、性格古怪的代名词。她也曾纠结过,痛苦过,身边的同学朋友都在一批一批发文章、毕业,一时间她似乎什么都没有,她还成了实验室最老的“老师姐”,甚至是一些平时关注她的老师们,也在电梯里碰见她的时候,关心地询问她什么时候发文章,什么时候毕业。


甚至有时家人都会替她着急,问她成天在实验室干什么,为什么别人读博是发文章毕业,她读博是什么文章都不发表还比别人花更长的时间“耗”在实验室。然而她说,她欣赏那些一边流泪一边坚持的人,自己也想成为这样的人,去做值得的事。


十年磨一剑。


经过长时间的不懈努力,她终于建立了控制生长大尺寸单晶COFs的方法,并首次合成出多种三维亚胺型COFs的大尺寸单晶。得益于单晶的获得与解析,使得研究者首次观察到COFs孔道中水分子客体的有序排列、COFs框架中有机链的构象旋转、以及亚胺键的连接方向等核心信息。此外,通过单晶结构解析还确认了最初带给她幸运与艰难的LZU-111材料的结构,该单晶具有罕见的lon-b-c3手性拓扑结构。如果不是得到单晶,可能她永远也不会知道这个材料有如此美妙的结构。


这些结果被整理成文,在2018年5月被Science杂志接收,2018年7月6日正式在线发表,她也才终于能够坦然地参加博士学位答辩并获得博士学位。


马天琼在博士毕业季与曾使用多年的实验设备合影


博士毕业后,马天琼在北京大学开展了“博雅计划”博士后研究工作。目前她已前往美国加州大学伯克利分校Omar Yaghi教授课题组,准备开展下一阶段的博士后研究工作,继续实现她关于单晶那个美丽的梦。


马天琼到达美国加州大学伯克利分校


03


蛰伏是成功的人生不可缺少的阶段,没有这一阶段,也就没有惊蛰,没有腾飞。一个人要想成就一番事业,就必须能够沉寂下来,学会忍耐,练就一身基本功。蛰伏一则是为了等待时机;二则蓄积力量。积聚之后,一旦等到时机,就可以“扶摇直上九万里”。


唯有如此,才能“不鸣则已,一鸣惊人”。


马天琼博士在第24届世界晶体学大会上作报告


本科四年,支教一年,笑容感动兰大


早期认识马天琼的人,不太相信这个发Science的学霸是他们认识的马天琼。他们认识的天琼可是当年学校的风云人物,是主持女神、辩论女神,是大家喜爱的副班主任“马姐”,是用笑容感动兰大的候选人……


从军训期间担任连队记者,到后来材料化学班副班长,学生会、社团工作是马天琼大学生活中非常重要的部分。她担任物理科学与技术学院团委资讯部部长期间,使院刊《物院风华》从临时刊物升级为正式刊物,物理学院资讯部也被评为校“优秀编辑部”,她自己也被评为校“优秀编辑”。


2008年,她担任了08级材料化学班副班主任一职。一年的工作非常辛苦,也遇到了很多前所未有的特殊情况,比如有两名学生的先后生病住院。那段时间她既要协调好班级的正常学习工作,安排组织学生陪护在兰州市住院的两名同学,同时又要处理好自己繁重的专业课学习任务,还要不间断地进行自己的科研探究,一起经过了那么多的坎坷,在她二十岁生日那天,学生们为她精心制作的留言板出现在校园的宣传栏中:“马姐,你永远都是我们的骄傲!08材化感谢你!”马天琼的努力工作也得到了学校的肯定,获得“优秀副班主任”。“润达百佳优秀学生干部”等荣誉称号。


马天琼兴趣爱好很广泛,喜欢唱歌、辩论、演讲、朗诵和主持。她在大学期间主持过各种晚会和活动。由于在辩论方面的特长,她从辩手做到辩论赛评委,到参加校际比赛。


曾获得兰州大学第十二届“世纪杯”优秀辩手、第四届“挑战主持人”优秀奖、第三届“英文配乐诗朗诵”二等奖、兰州市大学生“五四”演讲比赛优秀奖、西北民族大学与兰州大学“迎新杯”辩论赛冠军、物理学院首届“育才杯”新生辩论赛冠军队教练、“纪念改革开放三十年诗朗诵大赛”三等奖等。此外,她还获得2007年度“优秀共青团员”、党校“优秀学员”、2008年度“社会实践先进个人”、2007-2008学年“学生标兵”等荣誉称号。2008年还被选为共青团兰州大学委员会第十三次代表大会代表。


马天琼主持晚会


马天琼参加辩论赛


2010年本科毕业后,马天琼被选为共青团第十二届研究生支教团成员,赴榆中县第二中学支教一年。支教期间一度成为全校课时量最大的老师,最高纪录每周24节课,同时担任两个年级五个班的课程。荣获“优秀支教生”、“全国基础教育英语综合能力竞赛”优秀辅导教师等荣誉称号。常说选择即命运,不少人也不理解她的选择,聚光灯下的生活光鲜亮丽,为什么选择平凡的乡村支教老师?她的答案是:“白日不到处,青春恰自来。苔花如米小,也学牡丹开。”


一年的支教生活教会她太多,开始时对战胜困难的豪言壮语,到后来的流血流汗也流泪,最后明白真正的承担和坚韧是关键的时候能扛起一座山,脆弱的时候还有可以给别人借用的坚强。在2011年重新回到她爱的科研生活时,她心中更加坚定:在转角处,只要开步走,总是可以找到自己要去的地方。


马天琼曾经支教的办公室


从2006年夏天她第一次来到兰州大学这所百年名校,相比于来自全国各地高考成绩优异的佼佼者,她的出现平凡无奇。十二年在兰大生活,不同阶段,不同经历,不同成长。在历练,在追寻,从聚光灯下走向没有人看得见的荒原,从万千瞩目到孤独蛰伏再到一跃成为science女神,取得重大科研成果,她其实始终知道自己想要什么。


有人说,一粒种子,只有深深植根于沃土,才能生机无限。百年兰大,以自己深厚的文化底蕴感染着她,以自己的朴实坚定熏陶着她。面对着“勤奋、求实、进取”的谆谆教导,面对着“自强不息,独树一帜”的校训,她努力,无怨无悔。


回首十年前她的参赛感言:“有一种感动叫做泪流满面,那是人性最纯真最柔软的一面;有一种感动叫做大爱无言,那是人性最理智最坚强的一面;然而,还有一种感动叫笑容绚烂,那却是人性最温暖最动人的一面!”原来,最好的办法就是笑对人生。”

“本文由新材料在线®平台入驻媒体号材料科学与工程微信公众号提供,观点仅代表作者本人,不代表本网站及新材料在线®立场,本站不对文章内容真实性、准确性等负责,尤其不对文中产品有关功能性、效果等提供担保。本站提醒读者,文章仅供学习参考,不构成任何投资及应用建议。如需转载,请联系原作者。如涉及作品内容、版权和其它问题,请与我们联系,我们将在第一时间处理!本站拥有对此声明的最终解释权。”

点击咨询

客服

下载APP

公众号

让客服与您联系

留下您的联系方式,让客服为您提供专属服务

关闭