编者按：雁栖湖畔求索奋发，科学之光照亮未来。中国科学院大学（以下简称“国科大”）官微开设“雁栖湖科学之光”栏目，走近知名院士、导师、科学家、青年科技人才和杰出校友，汇集拔尖创新人才培养的有效经验，追寻能够引领未来创新方向的科学光芒，启发时代新人创新成长。从2015到2025，十载躬耕，他怀揣家国，解时代疑难；弦歌不辍，他步履不停，育科技良才。本期，我们走近制氢催化剂研究专家、国科大物理科学学院教授周武，聆听他归国十年的初心与征程。
“绿色求真，寰球同责”
“我们正面临严峻的能源与气候变暖问题，绿色氢能是国际公认的解决办法之一。”制氢催化剂研究专家、国科大物理科学学院教授周武表示。
联合国调查研究发现，全球气候变化日益严重，其中煤炭、石油、天然气等化石燃料的使用可谓是罪魁祸首，其燃烧排放物占全球温室气体排放的75%以上，占二氧化碳排放量的90%左右。
“氢气燃烧仅产生水。然而，制取氢气的过程并不干净。这个过程中需要催化剂，但目前的绝大多数催化剂效率低，会造成能源浪费、成本增加，而且制氢过程中会排放二氧化碳，”周武解释说，“所以我们想研究设计出更好的催化剂，让制氢变得更高效、更绿色、成本也更低。”
这是周武身为中国科学家的全球责任感，也是对我们这颗蓝色星球的绿色躬耕。
周武
“长河入海，家国情怀”
镜头拉回到十年前，周武在隶属美国能源部的橡树岭国家实验室完成两年博士后研究后，被聘为研究员，并获得了“Eugene Wigner Fellowship”专项基金，发表了多篇高影响力的学术论文。
2015年，他同时收到了来自新加坡一所著名高校和国科大的邀约。一时之间，站在学术生涯的十字路口，思绪像茶叶在杯底旋舞——是投身祖国的沃野，还是追逐未知的激流？茶水渐凉，杯底沉淀的，尽是故土与新陆交织的倒影。
周武获颁的美国显微学会Albert Crewe奖章
“新加坡高校当时给我的offer，据说是他们有史以来最好的一个offer，科研启动经费和薪资比国科大超出两倍还不止。”周武笑道。
然而，当时时任国科大副校长高鸿钧院士的一通长达30分钟的跨洋电话，让这位游子毅然决然回到祖国，回到滋养他的学术港湾。“高老师当时给我的建议是，相比于新加坡来说，国内虽然短期内提供的科研条件不如他们，但是从长远来看，国内的发展空间会比在新加坡甚至美国更大。尤其是近几年中国的综合国力得到快速发展，国家在科研领域的投入也在不断提高，前景非常广阔。”听到副校长这番话时，周武深有同感。
同时，国科大也给予了他的研究最大的支持，拿出2000多万的自有经费支持他在雁栖湖校区建立一个国际一流的电镜实验室。“在2015年，想让任何一所高校或科研机构一次拿出2000万买科研设备，都是不容易的。”周武感慨道。
当时，国科大雁栖湖校区初具雏形，就像个“初创公司”。“我迟早要回国，也可以选择先去新加坡，待功成名就后再回来。但高老师问我，想做‘创业者’还是几年后回来做‘普通成员’。我选择做前者。”周武坚定地说。
周武
“乘时顺势，上下同心”
制氢技术发展长达数十年，社会对绿色制氢的关注也已有二十来年之久，但氢能产业化长期受制于“不可能三角”的困境——低成本、高稳定性、零碳排放难以兼得。于是，周武团队从催化剂原子尺度研究入手，试图解开这道世界难题。
“基础研究需静下心、长期投入，可能三五年才见成果。且做好科研，平台、经费、良好的团队合作和科研环境，缺一不可。”他表示，庆幸的是，国家和政府为破解难题提供了强大的经费保障。2016年和2019年，前沿科学与基础研究局和北京市教委分别为周武团队带来契机。
“2016年，实验室刚成立，中国科学院推出‘前沿科学重点研究’计划，五年提供250万支持。2019年，北京市教委推出‘北京市高校卓越青年科学家’计划，五年提供近千万经费支持。”周武说，他也是国科大电子显微学实验室负责人。和大部分项目不同的是，这两个项目申请、汇报流程简单，无论文发表等量化要求，为周武团队排除了经费压力，留出了充足时间攻克科学难题。
周武获奖证书
“立德立言，无问西东”
技术突破背后是团队十年之久的坚守。周武团队从2014年开始研究制氢催化剂，期间遇到了诸多瓶颈。
“2014年，我们的长期合作者——北京大学马丁教授研究团队偶然发现一个活性很好的催化剂体系，我们花了3年时间合作理解清楚了其高活性的结构起源。但这个催化剂稳定性很差，”周武说，“又经过几年时间的深入研究，在2021年，我们通过增加表面催化位点密度，使催化剂稳定性提高一个数量级。但用这个方法增加位点密度有上限，需要新的突破。”
“幸运的是，不断有优秀学生加入，整个团队努力尝试新方法，发现加入稀土后，催化剂活性和稳定性大增，实验又见希望。每次研究推进都离不开他们努力。”他回忆道。
谈到最近的新突破，周武说“成果发表当然高兴，但‘five minutes of fame’，享受这一刻后还是要沉淀下来继续研究。我们知道成果离真正工业化应用还有距离，因为用的催化剂材料是贵金属，成本高。接下来会想办法降低成本。”
在未来的科研中，人工智能技术也将发挥巨大作用。
“现在AI技术发展非常迅速，我们鼓励学生用它来润色文章、辅助写代码，可以提高效率，同时，我们也在和机器学习的团队合作，真正做到AI for science，可以帮助我们分析大量数据背后的关联性，可能实现更大的突破。”周武说。
“我们的目标不是发表论文，而是让氢能成为真正用得起、用得好的能源。”他说。
周武
“绛帐星衍，弦歌不辍”
“我一直觉得自己挺幸运的，这一路遇到的老师、前辈都很优秀，对我也很好，影响了我的一生。”周武在采访中多次提及自己一路走来遇见的贵人。
那一年，在清华大学电子显微学实验室里，周武与自己的本科导师朱静院士相遇。朱静院士治学严谨，当时68岁的她就坐在简陋的办公室里，边吃盒饭边逐字逐句修改周武本科毕业论文草稿，连标点符号都一一修正。
“十多年来，这一幕都一直印在我的脑海里，约束、鞭策着我。后来的我，会保证我们主导的每篇论文都是仔细反复修改过的，所有结果都是经得起考验的。严谨是科研基本要求。”周武感慨道。
博士毕业后，周武进入美国橡树岭国家实验室，接受合作导师Juan Carlos Idrobo指导。
“我导师想象力天马行空，我汇报实验结果时，他总能提出十几二十种不同想法，虽然有很多是不靠谱的，但总有一两个能成功。于是，我在他身上领悟到的一点就是，好奇心和想象力对科研很重要，这也是我现在和学生们强调的点。”周武说。
导师们影响了周武的科研态度和研究，也影响了他的治学风格。他对学生用心负责，在学校很受欢迎，每堂课都很抢手。
“Juan Carlos Idrobo曾对我说，他帮我不求回报，只希望我以后能以同样的方式帮助学生。”周武回忆道。
“时代不同了，学生特点也不同。他们往往英文表达能力强，数理基础扎实，更自信，这也和国家和时代发展有关。但部分学生韧性不足，遇困难易退缩。我想教会学生如何以更好状态面对困难挫折。”他说。
在谈及青年科研人才培养时，周武分享了他的育人哲学：“我的团队里有很多优秀学生，他们都有一个共同的特质，就是明确的目标。”在招生时，周武不会告诉学生研究的美好前景，相反，会反复和学生强调在团队里做研究会有多辛苦。
“我会反复跟学生强调，我们的研究通常需要三年甚至更长时间才能出成果，如果没有明确的目标的话可能也很难坚持，我也会给他们一些其他方向的建议。”他说。
周武团队合照
周武始终将热爱视为科研突破的关键要素，是有志从事科研工作的青年必备的素质。“做科研首先是要发自内心的热爱——你必须享受探索过程本身而非仅仅追求成果。尤其是基础研究，在很长的时间里可能每天都要面临失败，只有真正的好奇心才能在实验反复受挫时支撑你前行。我也会不断鼓励他们，增强他们的信心，让他们能把这份热爱保持下去。”周武分享道。
“我在大学本科阶段也很迷茫，不知道自己以后要干什么。但是，当我在实验室里第一次亲眼看到了排列规则的原子图像时，当时觉得漂亮极了，认为它很有意思，值得花时间去研究，于是开始对科研产生了兴趣。”周武分享道。
此外，他也强调了扎实的数理基础、沟通能力、团队合作对于科研的重要性。然而，杰出的研究者更要有做科学的品味——即能辨别值得探索的真问题的能力，而非一味追逐热点。
采访中，他引用了杨振宁先生的观点，认为，真正的创新往往源于攻克他人回避的难题，只要投入去做，即便最终没有成功，也会有收获的。
周武团队合照
实验室的荧光屏上，数据曾在两种未来间闪烁：一种标着国际坐标，一种写着母语公式。
然而，绿氢如柳，终要垂向故乡的土壤，周武践行着中国科学家的家国情怀，在科学无国界的时代，锚定归家的航向，选择以中国学者的身份继续攀登科学的高峰。
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