日本科学家藤岛昭获诺贝尔化学奖，有“光催化之父”之称-资讯-知识分子

日本科学家藤岛昭获诺贝尔化学奖，有“光催化之父”之称

2019/10/04

导读

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图源：Wikipedia

撰文 | 杨枭

责编 | 夏志坚

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刚刚，北京时间10月9日下午5：45，诺贝尔奖委员会公布了2019年化学奖得主的名单，日本化学家藤岛昭因为 “（诺奖委员会公布的理由）” 获得该奖。

1942年3月10日，藤岛昭出生于日本东京府（现东京都）。1966年，他从横滨国立大学工学部毕业，并于1971年获得东京大学工学博士学位。

读博期间，藤岛昭取得了自己一生中最为重要的科研发现。

1967年，师从东京大学化学家本多健一的藤岛昭正在寻找一种可以适应光照的新半导体材料。他先后尝试了氧化锌、硫化镉等材料，但这些材料经光照射后都会融化，导致实验失败。偶然间，他发现隔壁实验室在使用二氧化钛，而二氧化钛较为稳定的化学性质唤起了藤岛昭的期待。为了自己拿到二氧化钛的单晶体进行实验，他通过前辈请教了神户公司制造厂的中住水晶先生，并鼓起勇气给神户公司的社长写信，之后得以与社长直接会面并得到了二氧化钛的单晶体[1]。

二氧化钛的单晶体质地坚硬，为了把它切成薄片，藤岛昭从物性研究所借来了东京大学仅有的一台钻石切割机，并随后连上铜线以增强导电性，做成电极。[1]

通过实验，藤岛昭发现，暴露在阳光下的二氧化钛电极可以使水分解，产生氢气和氧气。然而，藤岛昭的这一发现一开始并不被看好，答辩时台下老师甚至骂他“不懂电化学”，因为水的结构非常稳定，分解电压为1.23V，而藤岛昭的实验电压则小得多——当时的电化学家还不知道光在反应中起了什么样的作用。

1972年，藤岛昭和导师本多健一在《自然》杂志上发表了这一发现。如今，这一发现以藤岛昭及其博士导师的名字命名为“本多-藤岛效应”。

1973年，第四次中东战争爆发，引发石油能源危机，光催化产氢由此引起了全世界的关注，并在随后的几十年间引发了研究热潮。据谷歌学术统计，截至目前，藤岛昭及其导师1972年发表的那篇论文已被引用了超过26000次[2]。

然而，藤岛昭的研究小组后来研究证实，利用二氧化钛光催化反应作为一种能源获取方式的应用前景并不大。不过，后续的研究令他们发现了二氧化钛的另一种现实用途：可以用作玻璃和瓷砖等物质的表面涂层，用来防水抗菌。

北京石墨烯研究院院长、中国科学院院士刘忠范院士告诉《知识分子》，光照可以激发二氧化钛产生电子，电子跃迁后留下空隙，因此其氧化能力非常强，可以分解掉细菌等有机物。藤岛昭为自己家的房子涂了几十公斤二氧化钛来抑菌。实验室的鱼缸里，他将一半的鹅卵石涂上二氧化钛，并用日光灯照射，结果发现有二氧化钛涂层的那一面非常干净。

日本的许多建筑物现在都使用了二氧化钛涂层，清洁环保。中国的国家大剧院也采用了这项技术。

中国国家大剧院，图源：Wikipedia

出色的科研成就之外，藤岛昭也培养了大批的科研人才，他总是把科学变得有趣，并帮助自己的学生发现科学的乐趣。

1984年，刘忠范赴日本横滨国立大学攻读硕士学位，后考到东京大学攻读博士。他坦言，读硕士期间的自己尽管非常用功，但对科学的兴趣并不强烈，是跟随藤岛昭学习化学之后，自己才真正喜欢科学、热爱科学。

“中国的教授往往会走向两个极端。一种是放养，因为教授本人事情比较多比较忙；还有一种就是事无巨细，给学生的压力很大，没有时间独立思考。藤岛昭先生在这方面拿捏的非常好，他给学生很大的空间，但并不放养，总是能在学生困惑时加以指导，在学生感到无聊时帮助学生找到好玩的点。”刘忠范在接受《知识分子》采访时说。

40年来，藤岛昭培养了30多名中国留学生，其中姚建年、刘忠范、江雷等3人后来当选为中科院院士，而且三人取得成就的领域各不相同，这离不开藤岛昭敏锐的科学洞察力和学科交叉能力。藤岛昭的研究虽然主要集中在电化学领域，但是他的学生的研究领域并不局限于此。

姚建年告诉《知识分子》，初到藤岛昭实验室时，他的研究兴趣在于光致变色——简单来讲，光致变色就是一些化学物质吸收电磁辐射后，颜色会发生可逆的变化。藤岛昭和姚建年将这两个领域巧妙地结合在了一起，使光致变色在电化学作用下有了新的发现，该工作首次研究了过渡金属氧化物半导体薄膜的可见光变色效应和电解增幅效应。可见光变色效应的发现，解决了该材料利用光致变色进行记录时必须使用紫外光（光源限制）的问题[3]。

藤岛昭对于学生的照顾不仅体现在科研工作中，他还无微不至地照顾学生的日常生活。姚建年院士回忆道：“记得我刚到东大时，藤岛昭先生亲自开车把冰箱、洗衣机等家电送过去，其实藤岛昭先生平时是很少自己开车的。藤岛昭先生作为东京大学知名教授到访公寓，这不仅让我倍感恩宠，而且让房东也觉得蓬荜生辉。为了缓解中国留学生漂泊在异国他乡的寂寥心情，藤岛昭和太太经常到访我那破旧的小公寓，和我们一起包饺子、喝酒，热热闹闹像一家人。逢年过节，藤岛昭和夫人还经常邀请我们到他家中聚会。”

2012年，藤岛昭获得了有诺奖风向标之称的科睿唯安引文桂冠奖。2014年，美国杂志《今日物理》（Physics Today）曾预测[4]，因本多健一于2011年去世，藤岛昭可望独得诺贝尔化学奖。

如今，这位77岁的“光催化之父”终于摘得诺奖，成为第8位获得诺贝尔化学奖的日本科学家。

参考文献

[1]http://news.ucas.ac.cn/index.php/dzk-art/261448-2016-5-2

[2]https://scholar.google.com/citations?user=ToiluS0AAAAJ&hl=en

[3]J. N. Yao, K. Hashimoto and A. Fujishima,Photochromism induced in an electrolytically pretreated MoO3 thin film byvisible light. Nature, 1992, 355 (6361), 624-626.

[4]https://physicstoday.scitation.org/do/10.1063/PT.5.010284/full/

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