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发布日期:2015年9月25日
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科技,为未来提供一种可能

——访“求是杰出青年奖”获得者马明明教授

学生记者 薛梦琳

9月19日,“2015年度求是奖颁奖典礼”在中国科大落下帷幕。我校化学与材料科学学院教授马明明荣获“求是杰出青年学者奖”,成为我校第四位该奖获得者,“两弹一星”元勋、中国科学院院士、我国著名航天技术专家孙家栋为其颁发了奖牌。“求是杰出青年学者奖”专门奖励回国发展的世界级优秀青年科研人员。近日,我们有幸跟随《中国日报》记者一道采访了马明明教授。

作为一名80后,马明明无疑有着令人欣羡的履历。毕业于清华大学化学系的他,先后在美国俄亥俄州立大学,美国麻省理工学院深造及进行研究工作。2013年,他以第一作者身份发表于Science上的研究论文被美国麻省理工学院评为“MIT Best of 2013”。同年,他入选中组部第五批“青年千人计划”。并于2014年回国,在我校从事超分子化学和有机功能材料的研究。

采访伊始,马明明热情地向我们介绍了他目前主要做的工作,并预先准备了样品用以展示。一片三厘米见方的黑色薄膜在马明明教授的手中一卷一舒,魔术般的效果一下子就吸引了我们的注意。而这片小小的薄膜正是他发表在Science的论文中所研究的新型材料——世界上第一个室温水汽蒸发驱动的全聚合物柔性发电机。

说起这种新型聚吡咯材料,马明明笑着表示,这个发现实则出自一次偶然。其实对于聚吡咯材料,科学界并不陌生,当时,他在博士后工作期间所在的工作组想利用聚吡咯材料的导电性制作一种可用作神经接口的全聚合物柔性电极材料。但材料做出来之后,他却惊讶地发现,这种材料除了具备他们预期的柔韧性、导电性和生物相容性外,还能够在手中自动卷舒。这神奇的现象吸引了他,经过反复实验和测试,他终于发现了这种材料自动卷舒的秘密。原来,这种聚吡咯材料能够对水分快速响应,并从环境水分蒸发过程中收集能量。通过与压电材料的结合,将由化学势能转化而来的动能进一步转化为电能,马明明成功设计出了能够将空气中的化学势能转化为电能的全聚合物柔性发电机。

这种材料的特殊性,使得对电能的获取要求变得更低,应用前景也十分广阔。穿戴设备、环境监测器、传感器……马明明对这种材料的应用可行性一一进行了介绍。“目前,最为可行的应用可能还是在环境监测领域。在森林、湿地或是其他人迹罕至的地方进行环境监测,如监测水样、空气污染物等,需要给监测设备定期更换电池,比较麻烦。而且在森林里,太阳能和风能也并不能满足给监测设备提供电能的需要。这时候这种材料就可以用来收集环境能量发电,充分利用环境中的湿度差。”另外,由于这种聚吡咯材料在柔韧性、导电性、生物相容性等性质上的出色表现,它还可以用作神经接口的电极材料。一方面,它可以用来记录神经信号;另一方面,得益于它的长期稳定性,我们也有望用它来帮助接肢后的患者刺激神经促进恢复,防止肌肉萎缩。

除了新型的全聚合物柔性发电机,马明明在博士工作期间的成果也是他获得“求是杰出青年奖”的重要原因。博士工作期间,他设计实现了一系列小分子诱导囊泡特异性融合的模型体系,以人工合成的囊泡体系从纯化学的角度研究囊泡的融合过程,并研究温度、浓度对整个融合过程的影响。通过简化的模型体系,阐明了囊泡融合过程的动力学和热力学特征。这项研究对研究细胞膜上的分子识别及其调控膜融合过程的机理有重要意义,并且为靶向药物输送载体的设计提供了新思路。现在,马明明的实验室所做的一个方向就是对抗菌肽模拟物的研究。希望可以利用细菌细胞膜和动物细胞细胞膜的差异性,设计小分子结构,选择性地只对细菌细胞膜进行破坏,从而达到抗菌的目的。这种抗菌策略的一大优势就是细菌很难对其产生抗药性,因为细菌很难通过产生突变以改变其细胞膜的基本性质。

对于这些材料或技术的应用,马明明表示,未来还需要通过和其他公司或研究者的合作,使其应用真正成为现实。作为化学工作者,他所能做的更多是提供一种新材料,为未来,提供一种新的可能。