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編者按 藤島昭，這位76歲的國際著名光化學科學家，多次獲得諾貝爾獎提名，因為發現了二氧化鈦單晶表面在紫外光照射下水的光分解現象，即“本多-藤島效應”（Honda-Fujishima Effect），開創了光催化研究的新篇章。而關于他“一門三院士”的佳話，與他的科研成就一樣，流傳久遠。

近日，國科大“明德大講堂暨授予藤島昭博士國科大名譽教授儀式”在雁棲湖校區舉行。隨后，藤島昭教授為國科大學子作了題為“We must learn great scientists, and let’s do our best”的精彩報告。

中國科學院副院長、國科大校長丁仲禮院士在現場問藤島昭教授：“10 年來，每年諾貝爾化學獎頒發的前一天晚上，您家門口都會有許多記者、熟人在等待，面對這樣的情況，您是心如止水還是波瀾起伏？”聽完，藤島昭教授笑著說：“首先我要道個歉，每次都讓大家白等，還是希望不要太張羅。其次，我覺得我不會拿諾貝爾獎的，因為光催化劑雖然在日本和中國得到了很高的評價，但是在英美國家得到的應用還非常少，而且評價也并不很高。所以，如果能夠拿到的話，要再等10 年。我在想，我要跟江雷院士一起拿諾貝爾獎。”

這位76歲的國際著名光化學科學家，多次獲得諾貝爾獎提名，因為發現了二氧化鈦單晶表面在紫外光照射下水的光分解現象，即“本多-藤島效應”（Honda-Fujishima Effect），開創了光催化研究的新篇章。而關于他“一門三院士”的佳話，與他的科研成就一樣，流傳久遠。

研一時的驚世發現

1967 年，碩士一年級的藤島昭在日本東京大學師從本多健一教授學習應用化學。之前在巴黎大學留學的本多健一教授，認為把銀放入酸性溶液中再照射紫外線產生電動勢這一現象即“光貝克勒耳效果”很有趣，他鼓勵藤島昭以此為主題開始進行研究。于是，藤島昭持續進行了以氧化鋅、硫化鎘等半導體物質為中心的試驗，但這些物質的單晶體只要一受到光的照射，表面就會變得很粗糙并且會熔化，試驗就這樣一次次以失敗而告終。

就在他到處尋找能適應光照射的新半導體時，發現隔壁研究室的前輩飯田武陽揚教授在使用靜電復印機做研究時使用了二氧化鈦的單晶體。二氧化鈦的晶體是無色透明的，不溶于酸堿，在化學性質方面是一種穩定的材料。于是，藤島昭期待著二氧化鈦能像氧化鋅和硫化鎘一樣產生光的反應效果。為了得到二氧化鈦的單晶體，他通過前輩請教了在神戶公司制造廠的中住水晶先生，并鼓起勇氣給神戶公司的中住讓秀社長寫了信，之后得以直接與他會面并得到了二氧化鈦的單晶體。“這可能是我研究生涯中最大的幸事！”藤島昭說。

然而得到了二氧化鈦的單晶體，還是不能馬上通過普通的方法著手實驗。二氧化鈦的單晶體非常堅硬，將它切開是一件很困難的事情。他從物性研究所借來了東京大學內僅有的一臺鉆石切割機，將堅硬的單晶體切薄切斷，并且連上了銅線以增強導電性，完成了電極。將這個電極放入電解溶液中，使用500W的氙氣燈進行照射，表面就開始“噗噗”地產生氣泡，分析之后得知，水分子在二氧化鈦表面被氧化成氧氣，而在陰極的金屬表面被還原成氫氣。硅和鍺、氧化鋅等受到光照射之后就會熔化，而二氧化鈦照射后表面卻是閃閃發光。興奮之余為了慎重起見，藤島昭又測量了電極的重量，結果和實驗之前完全一樣。“當時實驗結果出來后，很吃驚，我激動極了。”藤島昭說。

但這種“一波三折”之后的激動很快變成了一個人的歡喜。藤島昭坦言：“就當我自信滿滿地在學會上發表這個成果時，卻沒被大家重視，誰都不相信我。大家說電解一定是要加電的，通過電分解才叫電解，你沒有電壓就不能算電解。我反駁說，光也是能源，不一定要用電。但是，當時大多數人都沒有想到將光作為能源使用，因為那個時候還沒有太陽能電池這種東西，這是人類第一次把光能轉化成了化學能。”

雖然藤島昭的研究成果在電化學會和日本化學會上都發表過，可是不管在哪兒，他總是受到嚴厲的評判。他說：“就連我自己也在想是不是錯了呢？開始變得不安起來。”

甚至在藤島昭博士論文審查時，5位評審委員中仍有一人堅決反對他的論文。“他說像我這樣寫出錯誤論文的人是當不了博士的。”藤島昭回憶道。在附帶每周通過實驗的證明這樣的條件下，他才最終取得了博士學位。

即使這樣，藤島昭還是“咬著牙把自己的論文寄出去了”。令人欣慰的是，他提交的論文一次就通過了，研究成果發表在1972年7月的《Nature》雜志上。從1967年得到實驗結果到1972年文章發表，5年期間，在日本的學會，藤島昭一直不被理解。“但是我自己很興奮，也堅持自己的觀點。因為這個實驗原理其實就是植物光合作用在金屬材料里的另一個版本啊。試想一下，植物光合作用對人類的影響多大，將來如果利用陽光就可以大量產生清潔的氫能，這是多么有價值的技術！所以，一看到葉子我就想到了自己的實驗成果。這個是我自己做過的最令我激動的實驗。”談到當時論文發表的過程和細節，藤島昭依然難掩興奮之情。

藤島昭論文發表的第2年，即1973年10月16日，第一次石油危機爆發，人們迫切需要尋求新的清潔能源。藤島昭的研究成果，不單單對于資源短缺的日本是一個利好消息，對全世界來說都是一個非常振奮人心的信息。文章一經發表便被廣泛關注。

2012年，藤島昭榮獲“湯森路透引文桂冠獎”，他的論文被引用次數超過了6000次。一位湯森路透的工作人員在采訪中說：“在科學界，一篇論文被引用1000次以上已是非常稀少，像藤島昭先生這樣被引用超過6000次的論文完全是史無前例的。”

在歐洲和美國突然受到關注后，他的研究成果在日本就被逆輸入了。1974年元旦的時候，朝日新聞對此進行了大量報道，“通過太陽就可以得到夢想的燃料”“在水中用光照射半導體就可以攝取氫氣”“日本科學家發現的原理引人注目”，藤島昭感覺自己忽然之間就受到了極大的關注，周圍人的態度也180度大轉彎——“真是不得了的發現啊！”

無心插柳柳成蔭

光觸媒從發現到今天已近50年，而真正進入實際應用不過才10余年時間。藤島昭發表的論文，最初的期待是能夠在解決能源問題方面作出一點貢獻。但是，讓業界比較遺憾的是，此項試驗反應中，利用紫外燈照射將水分解成氧氣和氫氣的效率過低，無法實現規模化和經濟性，所以還不具備實用價值，不足以作為新能源使用。雖然在這之后世界上的研究者們對二氧化鈦進行改良、代替氧化鎢，或者加入其他的東西得到相應的研究成果，但是效果并不理想。

然而藤島昭并沒有放棄。作為一個重大的轉折，他從研究水的分解代替能源轉向了水分解強氧化力應用的研究。在隨后的實驗中，他又發現二氧化鈦在吸收太陽光或照明光源等可見光后，具有很強的氧化性和親水性，形成強氧化的自由基，能破壞細菌的細胞膜和固化病毒的蛋白質，使細菌流失致死，同時還能把細胞尸體釋放出的有害復合物分解成無害的水和二氧化碳。這使得光觸媒有著理想的抗菌、空氣凈化、水凈化、防污防霉的能力。而且，美國FDA食品檢驗中心已經認定，二氧化鈦對人體無害，世界各國在食品、日常生活用品、化妝品、醫藥、養殖業等領域中也已廣泛應用。

雖然光觸媒在作為生成新能源方面的應用沒有得到真正發展，但是無心插柳柳成蔭，光觸媒在環保、空氣治理方面的應用卻大放異彩，這一特殊的效應在自清潔材料、空氣凈化等許多和我們日常生活密切相關的領域得到了廣泛應用。

“日本新干線的列車上，裝了光觸媒的空氣清新劑，雖然有吸煙車廂，但從來不會有煙味。”

“在日本，幾乎所有的手術室都用了光觸媒技術。瓷磚、地板上都有光觸媒，只要有光線，表面細菌都可以被殺死，成為無菌手術室。”

“目前有專家正在非洲肯尼亞做實驗，用光觸媒技術來捕捉蚊子，減少瘧疾。”

“東京銀座的資生堂本部，高大的白色建筑，瓷磚上始終是干凈的，因為在建筑表面涂了透明的光觸媒膜后，不會著灰，而且下雨之后，水滴也不會沾在上面。東京大概有1萬多座大廈都使用了光觸媒涂層。”

“美國空間站的空氣凈化，用的也是光觸媒技術”

……

藤島昭一一介紹著他的研究成果在實際生活中的應用。有同學問藤島昭從事科學研究的契機和動力是什么，他回答說：“因為在日本，資源非常缺乏，只有依靠不斷地開發新技術，國家發展才能持續，科技在日本是非常重要的，所以我進入了這樣一個領域。同時，我自己非常喜歡一句話——物華天寶，人杰地靈。我經常拿它來鼓勵自己，我們每一次的研究成果，都是原來隱藏的物華和天寶，通過我們的技術把它們找出來，為人類作貢獻，這就是我一直研究的動力。”

與中國的淵源

藤島昭與中國的關系密切，這種密切的關系體現在3 個方面：交流合作、培養人才、學習文化。

自上世紀80 年代，他平均每年來一次中國，與中國的科學界展開密切深入的交流。他的足跡包括：中國科學院、中國工程院、中國科學院大學、北京航空航天大學、上海交通大學、上海大學、廣東工業大學、北京納琦環保科技有限公司、廣東省光催化凈化環境工程技術國際研發中心……

1992 年，畢業于吉林大學的江雷作為中日聯合培養的博士生進入日本東京大學藤島實驗室深造，師從藤島昭教授。江雷在藤島昭實驗室的研究工作令人刮目，博士畢業后，他被導師藤島昭推薦到日本科技廳神奈川科學技術研究院，先是擔任高年薪的專任研究員，后

來則是主管“光電界面相變控制”的課題組組長，一干就是5年。

如今的江雷，已經是中國科學院院士、國家納米中心首席科學家、國科大未來技術學院院長。

2000年12月1日，藤島昭專程來中國看望他的得意門生。得知江雷在較短的時間里已取得了令人矚目的成績，他在驚訝不已的同時發出了由衷的贊嘆。就是江雷的這位恩師，和東京大學的橋本教授一起，在江雷當年回國籌建新實驗室時提供并贈送了價值上千萬日元的儀器。

談起藤島昭對自己的教導和影響，江雷用“文武之道，一張一弛”來概括。他說：“藤島昭教授認為，最高級的指導就是不指導，讓學生自己去想研究課題，然后他來判斷課題新不新、有沒有意思。他最大限度地開發學生的自我潛能。但是，藤島昭教授對學生又非常嚴格。他曾經把我的開題報告撕了扔到紙簍里，而這種嚴格建立在愛的基礎之上，有一種溫情蘊含其中。我們經常在一起喝酒，師生關系非常好。”如今，作為導師的江雷，也像藤島昭教授當年那樣，培養自己的學生。

除了江雷，藤島昭指導過的中國學生還有劉忠范（中國科學院院士，現任北京大學化學與分子工程學院“納米科技崗位”長江特聘教授）、姚建年（中國科學院院士，現任國家自然科學基金委員會副主任）、金明（同濟大學材料科學與工程學院教授、博士生導師）……可謂“一門三院士，桃李滿天下”。設立在東京理科大學的“光觸媒國際研究中心”是藤島昭工作的地方，他說：“現在研究中心每年都有留學生前來學習交流，中國學生一年有3-4 人，他們都非常努力地做研究。”

除此之外，藤島昭教授對于中國文化充滿了濃厚的興趣。他引用論語中的名言“知之者不如好知者，好之者不如樂之者”來表達自己對科學研究的樂趣與堅守；他引用中國諺語“臺上一分鐘，臺下十年功”來強調勤奮努力的重要性；他把中國古典名言積累起來，與牛頓、愛因斯坦、法拉第等西方學者表達同樣思想的話對照起來進行學習。“我覺得非常有意義，大家再等兩個月，我的書就會出來，我認為這會是我非常得意的作品。”藤島昭說。

每年過年, 藤島昭都會邀請所有的留學生去他家喝酒。有一次, 藤島昭指著墻上的“難得糊涂”問江雷：“江，你知道這是什么意思嗎？”江雷毫不猶豫地說：“當然知道，意思是遇事不要太聰明了，糊涂點兒好。”藤島昭聽了卻搖搖頭說：“不是，我的理解是，一個人一生只要把一件事徹徹底底弄明白就可以了，其他的事情都可以糊涂。”

藤島昭教授就是這樣，“對很多東西有好奇心，然后對真正感興趣的一件事用盡全力”。

( 作者系國科大記者團成員 攝影/ 楊天鵬)

參考資料：https://news.ucas.ac.cn/index.php/dzk-art/261448-2016-5-2