他从中国科学技术大学本科毕业后，在哈佛大学师从国际顶尖化学家Charles M. Lieber，仅用4年时间就完成了硕博连读。他在28岁时入职美国加州大学伯克利分校，33岁时升任终身教授，成为该校化学系历史上受聘终身教授的第二位华人科学家。在40岁时，他被路透社评为10年来世界排名第一的材料科学家，其论文总引用超过10万次。后来他陆续当选为美国艺术与科学院院士、美国国家科学院院士、中国科学院外籍院士。他在2014年获汤森路透物理引文桂冠奖，2015年获麦克阿瑟天才奖、世界杰出华人奖、美国能源部劳伦斯奖，2016年受时任美国总统奥巴马邀请成为白宫前沿科学论坛并主讲嘉宾，2020年获世界能源奖。近日，他完成了一项持续10年的研究，相关成果在Nature上发表。接受《中国科学报》专访时，他表示“我永远在想怎么做别人没想到的研究”。而对于那些“异想天开”的想法，杨培东认为，需要给青年学者提供一定程度上“不问去处”的资金支持，让青年学者有自己的“小金库”。念念不忘，10年研究终获突破
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《中国科学报》：这篇最新的Nature论文经历了怎样的研究过程？
杨培东：
大概在10年前，我们就发现利用铜催化剂能够把二氧化碳转化为乙烯、乙醇等化工原料，选择性可以达到60%左右。由于无法揭示它的结构演化过程，2年进行了3轮修改，还是被Nature拒稿，最终转投了PNAS（《美国国家科学院院刊》简称）。
这10年来，我们一直在寻求一个方法，能像拍电影一样展示出，铜纳米催化剂在二氧化碳电还原反应条件下，复杂的结构演化过程。
在这篇Nature论文中，我们借助多种先进原位表征技术解决了这个问题，这为还原过程中的高效反应活性位点来自金属铜纳米晶界提供了实验支持。
《中国科学报》：近年来，你关注领域内的哪些科学问题？
杨培东：
多年来，我们一直关注二氧化碳回收和再利用问题，探索两种催化转化的技术路径：生物催化路径和无机催化路径。
在生物路径中，我们目前做的光合作用生物纳米复合体系，二氧化碳转化为特定化学品的选择性可以达到100%，太阳能到化学能的转化效率达到4%。
通常大家认为无机的体系更稳定，但这是一个科学难题。
目前无机催化体系的选择性在60%左右，也就是说，转化出的乙烯、乙醇、丙醇等化工原料是混合在一起的。如果无机体系能做到100%的选择性、10%-15%的转化效率，基本上我们人类所需的能源问题会得到根本解决。
因此，我们的工作就围绕继续提高生物路径的转化效率、提高无机路径的选择性来展开。
《中国科学报》：你曾提到，生物催化路径的想法源自一次脑洞大开，请讲讲这次灵感是如何涌现的？
杨培东：
大概在十多年前，有次我去听了一个微生物方面的讲座，了解到有一类微生物可以专门用于二氧化碳的还原， 但这些微生物本身没有光合作用功能。当时我一下子想到，是不是可以将纳米导线和细菌结合在一块儿，进行人工光合作用转化。
可以说那时我每天都在想这个事情，一天一天过去了，一年一年过去了，总也没有进展。但突然有那么一天，接收到了一个外部信息，让我一下子豁然开朗起来。
这应该叫“念念不忘，必有回响”。
《中国科学报》：当时同行都觉得你“异想天开”，申请科研基金时也遭到了拒绝，你是如何开创局面的？
杨培东：
这个是很正常的，不需要为此感到沮丧。如果你觉得这是你想去做的事，那就利用一切资源去做。
当时我从政府部门拿不到基金支持，但在过去的积累中，有一些来自各界的无偿资助，这是我的“小金库”。利用这个资金，我可以分配一个学生来做这个方向。
结果像是一场“赌博”，很可能是失败的。
当然后来我们做出了一些东西，发了两三篇比较重要的文章，到后面大家就逐渐认可了，各种资源也跟进了。
我们需要给青年学者提供一定程度上“不问去处”的资金支持，让青年学者有自己的“小金库”，有一定的自由支配力。政府部门、基金会、工业界都可以做这样的事。
当时各界捐给我资金的时候，他们不问任何问题，不问我怎么花，也不需要回报。没有这个支持的话，我想是无法在大家都不认可的情况下开创局面的。
当然如果没有任何资金储备，就只能等待时机。
《中国科学报》：你仅用4年时间完成硕博连读，1年半完成博士后研究，在28岁时成为加州大学伯克利分校助理教授，33岁就成为了终身教授，比通常的学者要快很多，如此高效的科研晋升之路，你是怎么做到的？我认为选择方向很重要，站在岔路口的时候，我会有一个感觉，什么是最新的方向，我坚定地选择了它。因为往往最新的方向才会有最多的科学问题和突破。在博士期间，我和哈佛的导师开创了半导体纳米导线领域。在伯克利，我用5年时间把这个领域的研究基础奠定下来了，做出了比较大的影响力。通常从助理教授到正教授需要10年左右，我只花了一半的时间。如果问，我怎么会在年轻的时候，就能选择一个在将来有较大前途的方向呢，答案很简单：这是别人没做过的，我想去做。《中国科学报》：“做别人没做过的”是你的性格使然吗？我不太清楚自己在生活中是不是这样，但在科学上，我一直是这样的性格。我基本不太想碰别人做过的东西，永远在想怎么去做别人没想到的。如果能从别人没想到的地方切入，有了一个新的想法，那就去做。这里面肯定有风险、失败，结果可能会一塌糊涂，也有可能会取得突破。《中国科学报》：在你的科研生涯中，对你影响最大的人是谁？一个是前不久刚去世的、中国科学技术大学的钱逸泰院士，他是无机材料晶体化学的泰斗，我很幸运地在大二的时候进了他的实验室，这培养了我对材料化学研究的兴趣。另一个是我在哈佛的导师Charles M. Lieber，他引导我进入了纳米科学领域。这两位老师对我影响是非常大的。《中国科学报》：这是否意味着，选择导师也比较关键？与选择方向相比，选择导师不一定是最重要的，一切还得靠自己。对于科研来说，开创一个研究方向，并不是导师能帮你的。哪怕是获得过诺贝尔奖的导师，获奖是因为他自己在n年前开创了一个领域，但他不一定能够在n年后帮你开创另一个领域。《中国科学报》：有些科学家在取得一定地位、实验室壮大之后，工作更加繁忙，会把学生交给实验室里的“小导师”来带，你是怎么做的？这边没有这种情况，我的实验室是1对25，没有其他小导师，全都是我自己带，这样对学生和导师的成长都比较好。每周一我会跟每位学生单独交流，一周内如果他们有需要可以随时找我，这是执行了二十多年的策略。单独指导也不需要太频繁，也不需要天天盯着，那样学生会很有压力，他们需要有自己的空间和时间，不然怎么会有创造力呢？《中国科学报》：你在2015年获得麦克阿瑟天才奖，同事说是“拿了证的天才”，你怎么看待“天才”的称谓？《中国科学报》：在外界看来，你已经“功成名就”，但以往有报道说你仍然每天工作十几个小时，是这样吗？你怎么看待科研成就与投入时长的关系？在科学界，工作时长并不是最重要的，重要的是怎么做出原始创新，怎么在有限的时间内最具创造力。《中国科学报》：你经常会有灵感乍现的时刻吗？你是如何保持科学创造力的？兼容并蓄。我一直跟学生讲，不要局限在化学的领域里，不要只听本学院的讲座。更应该走出去，看看物理系、生物系的人在做什么，听听他们的前沿讲座，这对大家很有帮助。像我们实验室，除了化学系的学生，还有材料系、物理系、生物系、工程方面的学生，我觉得这样能有更多机会取得创新突破。我希望年轻人能把视野拓宽，将来很多大的突破、大的发现会出现在学科边缘、交叉领域中，如果把自己关在一个领域，不关心外面的事情，往往会失去机会。《中国科学报》：在长期没有进展，实验总是失败的时候，该怎么调整自己？科研本来就是这样，既然选择了这条路，就应该接受这个现实。大部分的时候，idea做不出来，也可能要折腾很久，像我们最近这篇Nature论文前后经历了10年左右，这是常态。当然这也是我修炼出来的，年轻学者可能还没法接受。我经常跟学生说，大家要有耐心，不要急躁。当我们有了一个假设，自然会认为它是对的，急切地想去证明，可有时候结果往往是相反的，就得推翻重来。但这就是科学！科学的验证本来就有对有错，验证出它是错的也是一个进步，它会引导你改进实验，然后你会知道怎么提升。《中国科学报》：你如何能几十年来都对科研保持着极大的热情？这个热情来自于自己的内心。我的学生每5年换一茬，但我每个5年总都在这里，如果没有一定的热情，是坚持不下去的。我们终其一生可能也无法解决某个科学问题，老一辈的科学家也是这样。我们一代接着一代，不断把科学往前推进，需要有精神支撑，需要有持久的热情。https://doi.org/10.1038/s41586-022-05540-0 [责任编辑：h001]
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