中青报·中青网记者 张渺

　　在7月8日召开的国家科学技术奖励大会、中国科学院第二十二次院士大会和中国工程院第十八次院士大会、中国科学技术协会第十一次全国代表大会上，中国科学院院士、中国科学院大连化学物理研究所（以下简称“大连化物所”）研究员张涛，中国科学院院士、清华大学教授李隽，大连化物所研究员王爱琴、研究员乔波涛、研究员杨小峰等共同完成的“单原子催化”成果，荣获2025年度国家自然科学奖一等奖。

　　据悉，“单原子催化”是由我国科研团队在国际上首次提出并发展的原创科学概念，也是催化科学百余年发展历程中少数由中国科学家提出并获得国际广泛认可的重要概念之一。

　　“我们站在前人的肩膀上，锚定了目标，坚持了数十年，终于成功创制了国际首例实用载体负载的单原子催化剂，并证明它在许多反应中非常有效。”张涛对中青报·中青网记者说，“大家常看到灵光一现的惊喜，但更多的是几十年如一日的默默耕耘。我们立足前人基础，总结过往经验，不断积累，由量变引发质变，才最终提出了这一新概念”。

　　张涛院士（左）、杨小峰研究员（中）、李隽院士（右）。大连化物所供图

　　把每一个原子都“分开”

　　张涛被任命为所在课题组的组长时，才刚32岁。

　　那是在1995年，彼时，张涛所在的课题组正陷入“青黄不接”的窘境。一方面，研究组现有的科研任务量不足以支撑课题组的稳定运转。另一方面，课题组团队出现了严重的人才断层——老专家们眼看着到了退休年龄，新的技术骨干却尚未成熟。

　　张涛的导师林励吾院士提出了一个大胆的想法：“何不让年轻人试试？也许他们思想更活跃，能把课题组‘盘活’。”

　　就这样，张涛带领团队，一边集智解决国家需求，一边利用课题组在金属催化方面的技术积累拓展其他领域，寻求更多的发展可能性。当时，纳米催化正值国际学术风口。催化堪称现代化学工业的“心脏”，在能源转化、材料合成、环境保护乃至生命健康等领域，都发挥着不可替代的重要作用。催化的本质是反应物在“活性位”的作用下加速转化为产物的过程，“活性位”的数量与微观结构，直接决定了催化反应的活性与选择性。

　　“我们的根基是金属催化剂。那在纳米催化的基础上我们还能做什么？再往下做还有什么呢？”张涛反复思考，一个想法逐渐清晰，“如果把每一个原子都分开，让它们各自成为独立的活性中心，这种化学尺寸上的‘极限’一定能激发不同的催化活性”。

　　他带领着团队，开始向着更基础、更微观、更艰深、但也更富生命力的科学深处走去。但要想真正把基础研究的“冷板凳”坐热，并不是件容易的事。一个小小的纳米粒子都因极易团聚而不能轻易稳定存在，更何况是更微观的原子？再加上当时的制备技术和表征水平受限，想要“看见”单个原子都如同天方夜谭；想要进一步控制住它们、研究它们的活性，更是难上加难。

　　团队利用国际先进的球差校正电子显微镜等高端表征技术，第一次拥有了在原子尺度上“看清”单个原子的能力。

　　2009年，团队成功制备出国际首例实用载体负载的单原子催化剂（Pt₁/FeO_x），将铂的催化活性比传统纳米催化剂提高了两倍以上，贵金属用量却下降了70%到90%。2011年，张涛团队与清华大学李隽教授、亚利桑那州立大学刘景月教授等合作，通过催化剂的成功制备、机理的理论研究、仪器的精准表征这一系列扎实的“组合拳”，在国际上率先提出了“单原子催化”新概念。

　　“我们通过理论研究，不仅解答了单原子催化剂为什么可以稳定，为什么可以催化，还搞清楚了它是如何来调控化学反应的。这改变了以往如同‘黑匣子炒菜’般对催化反应的理解模式。”李隽说。

　　“国家需要什么，就要把这个做出来”

　　“单原子催化”这一原创概念，一经提出就引发国际学术界的广泛关注，并成为多相催化领域最活跃的研究前沿之一，研究内容也从最初的热催化迅速拓展至光催化与电催化，涵盖环境催化、能源转化、精细化学品合成、拟酶催化和碳资源高效利用等多个方向。

　　“迄今为止，包括我们团队在内的全球研究者，已证明单原子催化在超过50个化学反应中均表现出独特的选择性和活性。这一概念也因此逐渐被认可为在传统催化基础之上的一个跨时代、里程碑式的进展。”张涛说。

　　从概念创立到系统认知，一条完整路径被照亮了。越来越多的科学家开始加入这个追光的队伍，一同向着放大应用与示范的方向不断前行。在“单原子催化”的指引下，国内外科学家已在氯乙烯生产、烯烃多相氢甲酰化、制药、精细化工等方面实现了工业应用。

　　“我相信，随着单原子催化与人工智能结合，将塑造原子精准催化研究新范式，使高效催化剂的理性设计成为可能，推动全球新能源和绿色化工的发展。”张涛说。

　　回顾团队从濒临解散到前沿引领的历程，张涛感慨：“科学研究、科技进步，一是好奇心的驱动，你会不断地去探知为什么，不断地思考，去研究它最深最本真的奥秘；另外一种驱动，就是国家的需求，或者是人类更大的需求。国家需要什么，那你就要把这个做出来。”

　　“以国家需求为己任”，这也正是大连化物所自1949年建所以来一脉相承的底色。“研究所老一辈科学家留下的不仅是丰硕的科研成果，更是他们的品格和精神——这是激励我们不断前行的最宝贵财富。”王爱琴说。

王爱琴研究员。大连化物所供图

　　一直以来，团队在年轻科研人才培养方面倾注大量心血，始终勉励青年学生和科研骨干要“志存高远，以国家需求为导向”，踏踏实实做“顶天立地”的科研。2000年，团队就挑选了三位刚毕业的博士生进入核心科研队伍，让他们在科研一线的实战中扛任务、经历练，这使他们迅速完成了从校门到科研一线的转变，成为科研骨干。

　　这种“在实战中育人”的培养模式，至今仍在延续。“压担子、给机会”的核心不只是“给担子”，更是“给机会、给空间”，充分尊重青年人才的自主性和独立性，鼓励他们瞄准最前沿的方向大胆探索。

　　“做博士后期间，张老师给了我非常大的自由度，让我能够完全自主地去探索自己认为最有价值的前沿问题。但另一方面，张老师对我们的要求也非常高，正是在这种既有压力又有空间的氛围中，我迅速成长起来。”乔波涛说。

乔波涛研究员。大连化物所供图

　　“让不同学科背景的人相互碰撞、彼此托举，是我在‘单原子催化’团队中学习到的可贵理念，在这里，实验、理论与表征从来不是各干各的。这种鼓励学科交叉的文化，让我们在相互支撑中看到了更完整的科研图景。”杨小峰说。

　　张涛为团队树立了一个清晰的目标：“未来，团队的成果一要‘上货架’，变成商品；二要‘上书架’，写入教科书。”

　　“这些长期积累的工作离不开我们国家在基础领域的长期投入。我坚信，我们国家在过去几十年对基础研究的重视和高强度、持续的投入，必将催生出更多的创新概念，在基础研究领域引领世界的科学前沿。”张涛对中青报·中青网记者说。