僑智先行活力楊浦丨鄭耿鋒：篤志科研 拓展材料化學的無限可能

「本文來源：東方網」

回收空氣中的二氧化碳是對抗氣候變化的重要途徑之一。在回收二氧化碳的策略中，利用包括太陽能在內的清潔能源，以及光、電、化學催化劑等，將二氧化碳還原轉化為高附加值的儲能分子，是學界研究的一個熱點。然而，由於二氧化碳的還原反應複雜，如何提高催化劑的活性和穩定性，實現高效的還原轉化，需要長期的探索。近年來，復旦大學鄭耿鋒教授帶領他的課題組，專注電催化二氧化碳還原技術，用不同奈米金屬及其複合結構作為催化劑，為發展高活性、高選擇性的電催化體系提供新思路。

儘管二氧化碳光、電化學還原方法仍處於實驗室階段，鄭耿鋒非常堅信這一研究的重要前景：“將二氧化碳轉化為對人類有用的一些化學分子，例如乙烯、乙醇等高附加值的產物，一方面可以有效降低大氣中的二氧化碳含量，另一方面也能為我們國家的能源儲備做些貢獻。”

鄭耿鋒，復旦大學先進材料實驗室教授、校僑聯青委會成員

鄭耿鋒（右一）與學生在復旦大學實驗室裡

基礎研究“不懼險遠”

“不懼險遠”，篤志追求真理，是鄭耿鋒認為最重要的科研品格。2000年本科畢業於復旦大學化學系之後，鄭耿鋒遠赴美國，先後在哈佛大學、西北大學攻讀博士和博士後。留學期間，回國一直是鄭耿鋒的念想，他積極尋找著與國內同行交流研討的機會。2010年前後，國內開始掀起科研創新的熱潮，許多高校大力引進海外的優秀青年研究人員，鄭耿鋒便成了海歸大軍中的一員，回到母校復旦大學開展自己的研究工作。

鄭耿鋒在美國哈佛大學留學期間照片

“過去五六十年間，全球二氧化碳的排放持續增高，並不斷重新整理紀錄，這將對全球氣候造成不可預知的威脅。”由於二氧化碳分子的穩定性高，要對其進行有效的活化，關鍵之一在於催化劑本身的結構設計。鄭耿鋒課題組利用“奈米催化”的概念，即用奈米級材料進行催化劑的設計合成與結構調控，並研究其在光催化、電催化、電能儲存等方面的效能和應用前景。

例如今年，課題組在能源類頂級期刊之一Joule（《焦耳》）上發表的論文，利用富一氧化碳（CO）環境製備出一種奈米銅催化劑，再利用太陽能產生的電能，將二氧化碳高效還原，實現高達70%以上的醇類產物的法拉第效率，且太陽能轉化為醇類的效率達到4%。這是鄭耿鋒團隊基於2018年提出“光反應+暗反應”兩步反應的電催化反應體系之後，取得的又一突破性進展。

鄭耿鋒教授課題組合照

回國以來，國家對於基礎研究的日益重視，讓鄭耿鋒這樣的青年學者倍受鼓舞。在他看來，突破“卡脖子”技術難題固然重要，但對基礎研究的重視，更應該加強“從0到1”的基礎研究工作：“提出原創性的想法，培養原創性的人才，這是創新培養過程中非常重要的一環。”

拓展奈米材料無限可能

在實驗過程中，透過對奈米材料的分析，鄭耿鋒團隊發現了一個可拓展的研究方向。“既然將光能轉化為電能可以實現二氧化碳或碳氫能源分子的轉化，如果用電來刺激生物的神經細胞，是不是也會有其它的應用前景？於是，我們想到用光電感應嘗試視網膜修復。”鄭耿鋒說，雖然當時在國際上已經有這方面的研究，但一直進展緩慢。

經過幾年的探索，鄭耿鋒與復旦大學腦科學研究院、復旦大學附屬中山醫院的聯合研究團隊共同研發了金奈米顆粒修飾的二氧化鈦奈米線陣列的人工光感受器。它可作為視網膜假體，透過光電訊號轉化並將訊號傳遞給視神經，最後傳匯入大腦，讓大腦可以“看見”光。這一成果為黃斑變性等疾病的治療提供了一個新路徑，基於該技術開發的新一代可植入性人工光感受器假體，有望幫助人類患者恢復視覺。

人工光感受器的研究成果發表於Nature Communication《自然通訊》雜誌

守護青少年科創熱情

本職工作以外，鄭耿鋒教授也是上海市中學生“英才計劃”化學學科導師。上海市科協每年聯合復旦大學及上海交通大學共同開展“英才計劃”學生培養及管理工作。2015年起，鄭耿鋒指導來自上海中學、上外附中、復旦附中、華師大二附中、七寶中學等多所學校的中學生們開展課題研究，激勵青少年樹立遠大的科學理想。

“每年大概有2-3名學生來到我們課題組。每個同學在加入之前，幾乎沒有相關的科研經歷，在這裡就相當於一張白紙。從高一寒假到高二寒假，他們會利用這一年的時間，完成一個完整的課題。”鄭耿鋒說，“英才計劃”和高考或升學都沒有直接關聯，參與的中學生更多是出於對科學的興趣。而根據市科協每年的調查統計，有一半以上的學生高中畢業以後，升學時選擇的專業都與自然科學基礎學科領域相關，對科研表現出了持續的興趣。

除了在課堂和實驗室指導學生，鄭耿鋒的身影也經常出現在中學的科普講座中。在上海、浙江、福建等地參加學術會議時，他時常利用空餘時間到當地中學進行專題講座，介紹自己的科研課題，希望藉此鼓勵中學生多思多想，發現問題、解決問題。

鄭耿鋒為中學生做科普講座

“青少年學生很有想法、敢想敢問，但怎樣更好地保護他們的興趣和思考能力，並加以合理引導，是值得教育工作者們關注的問題。這不僅要求中小學教師在這方面加大投入，也需要整個社會自上而下的重視，或許還有很多可探索的地方。”鄭耿鋒堅信自己的使命：為祖國的科學研究培養更多有理想、有活力的青年學生們。

（本文圖片由受訪者提供）