“拍脑袋”创造的研究新方向
　　“介孔材料是一种多孔材料，孔径在2～50纳米。而功能化介孔材料，是将介孔材料改性而使其具有不同的功能。”赵东元介绍，介孔材料是20世纪发展起来的崭新材料体系，具有规则排列、大小可调的孔道结构及高的比表面积和大的吸附容量，在大分子催化、吸附与分离、纳米组装及生物化学等众多领域具有广泛的应用前景。
　　1998年，35岁的赵东元结束在美国加州大学圣芭芭拉分校的博士后工作回到复旦大学，此后便一直专注功能介孔材料研究。
　　当时，学界关于介孔材料的研究都集中在无机材料的研究上，很少有人想到有机化学。氧化硅、金属氧化碳等材料都是当时介孔材料研究的产物。但这类材料普遍有一个通病：脆性大、密度高，加工起来非常不容易。
　　2000年，在复旦大学邯郸校区化学西楼,赵东元突发奇想，做了这么多年无机介孔材料，能不能创造一种有机的高分子材料，又软又轻又好用，还能在国民经济中创造出非常高的价值？正是这个念头，创造了介孔材料研究的一个新方向。
　　“这完全是我拍脑袋想出来的。”赵东元说，虽然“拍脑袋”，但创新是一个科学工作者，尤其是基础研究工作者的基本素质，探索自然规律，靠的就是好奇心，要的就是这种“凭空想象”。
　　当然，科学家的“拍脑袋”和普通人也不一样。赵东元敢这样“拍脑袋”，靠的还是他自己在介孔材料研究上的积累。多年的研究积累让他对介孔材料的特性了如指掌。对于介孔材料有了相当的直觉。“这么多年，我们还是有底气的。”
　　这个念头一出，一次长达5年的团队实验接龙就此展开。
在黑箱子里乱转
　　没有前人的足迹可循，没有他人的论文可参考，一切必须自己想办法。赵东元这样形容自己团队最初开始研究的场景：“整个合成就像一个黑箱一样，你根本不知道该怎么做，会产生什么。”
　　尽管如此，基于对介孔材料结构的熟悉，对介孔材料形成过程的深刻理解，赵东元始终相信，有机高分子介孔材料合成这条路一定走得通。
　　刚开始接触这个课题的时候，即便拥有聪明的大脑和勤奋双手的复旦学生，也苦不堪言。团队成员孟岩在自己的博士论文《有序的有机高分子介孔材料合成与结构》中写道:起初，实验怎么也做不出介孔，做出的全都是抱团的纳米粒子……
　　有时候成功和失败之间就隔着一张纸，捅破了，一切就很简单，但如果不捅破，就得在漫无边际的高分子种类中寻觅，一次次试错。经历了数不清的失败后，不断有学生从课题组离开。赵东元唯一能做的，就是安慰学生，帮助他们从失败中总结经验。“失败真的太多了，压力也非常大，”赵东元有些无奈，“看到其他学生不断有成果出来，学生自己压力很大，我也只有不断地鼓励他们。”
　　也许一次次的失败真的能够创造奇迹。
　　2003年10月7日深夜，刚从复旦历史系转到化学系的顾栋正在实验室里忙碌着，紧张地等待着实验数据。当天，他尝试用一种反常规的方法进行实验。没想到，正是打破常规，让实验组最终捅破了通向成功的那张纸。“顾栋非常聪明，他提出把高分子先聚再合成的做法，一下子把步骤从5个简化成2个。”赵东元在学生的启发下打开了思路。接下来2个月，大家紧锣密鼓、调节参数、测试分析，年底就基本得到了所有数据。
　　2005年，赵东元在《德国应用化学》(Angew Chem)上发表文章，在“有机-无机自组装”的基础上首次提出“有机-有机自组装”的新方法，并将实验方法公之于众。经过12年的探索，2017年，赵东元又在此基础上完成了有序介孔高分子和碳材料的创制。至今吸引了60多个国家和地区的1500余家科研机构跟踪研究，利用相似的方法研究介孔高分子、碳材料等，发表论文4万多篇。国际ISI Web of Science公司还将赵东元列为近十年100名引用率最高的化学家之一。
　　赵东元的课题组也一下“活”了。成员们基于该项目成果发表论文200多篇，被引用30000余次。这个先驱性质的团队吸引了不少优秀的青年研究者，由十多人的团队扩展至近百人，这次的获奖名单中除了赵东元这个“60后”，还有两个“70后”，一个“80后”。
天生我“材”必有用
　　说起科学研究，很多人都觉得科学和应用相隔甚远。赵东元并不这么认为。“化学是离工业最近的一门基础学科，很多研究成果都能实现转化。”赵东元相信天生我“材”必有用，既然能创造出这个结构的材料，那么肯定会能找到它的用途，哪怕目前来看还太昂贵。
　　如何将自己的科学成果转化为实际应用一直是赵东元的课题之一。这几年，经过不断压缩成本，赵东元团队的科研成果已经能投入到工业化生产中，开展大规模制备。例如，介孔材料作为催化剂，可以大大提高重油转化效率，全国推广后每年可为中石化增产约150万吨的高质量油品。介孔碳和介孔高分子定向合成、吨级生产后，还被运用于超级电容器，在北京奥运会的LED路灯和上海世博会的电动汽车上进行了应用。此外，在生物检测、环境处理、电子材料等方面，介孔材料都得到了广泛应用。
　　尽管如何让介孔材料飞入寻常百姓家仍然是个悬而未决的问题，但赵东元对此也有一番自己的设想。介孔材料在工业上已经作为绝缘隔热材料的应用，将来是不是也可以应用到衣物上？比如用纳米孔制作衣服，既轻薄，保暖性又强。“将来，我们的衣服可以像面霜一样，涂在身上，薄薄一层，就能完全隔热，零下30摄氏度都不怕！”赵东元兴奋地说道。
国家科技进步一等奖：《高场磁共振医学影像设备自主研制与产业化》
　　说起核磁共振，大部分人都不会陌生。躺进诊疗舱，在磁场内停留数十分钟，身体相关的各种影像资料就能被这台医学“扫描仪”记录，帮助医生获悉病情。
　　如今，以磁共振为代表的大型诊断医学影像设备将迎来一次大更新，变得更快更强。
　　上海联影医疗科技股份有限公司与中国科学院深圳先进技术研究院联合完成的《高场磁共振医学影像设备自主研制与产业化》将使医学“扫描”变得更快捷，让病人花更少的时间，获得更清晰更准确的医学影像。
数据“采得少”了，影像却“快了”“准了”
　　对于一台磁共振诊断医学影像设备来说，是什么决定了这台医学“扫描仪”的影像质量？答案是场强。场强决定了磁共振性能的好坏，而越高场强往往带来更高清质量的图像。
　　尽管高场磁共振具有高分辨率、多参数、高对比和无辐射等优势，据联影项目负责人介绍，由于超导磁体研发难度大，成像电子学门槛高，涉及学科门类繁多，技术体系精密复杂，研发难度极大。在此之前，我国高端影像设备国产率不足5%，最高端的3T磁共振则100%依靠进口。高昂的设备费用也导致我国百万人口磁共振拥有量不足美日等国十分之一。
　　经过十多年的联合攻关，如今，我国成功研制出了首台3.0T高场磁共振设备。相比以往的设备，3.0T高场磁共振设备数据“采得少”了，但是却“采得快”了，“采得准”了。
　　针对以往磁共振医学影像设备用时长，用户体验不佳的情况，联影团队创造性地提出了基于多层次先验的非线性快速成像新方法，发明了深度稀疏表达、细节保持及暂能重建新技术，使3.0T高场磁共振设备可以在数据“采得少”的前提下，实现最高16倍加速的高保真快速成像，缩短“扫描”时间，让成像变得更快。
　　同时，3.0T磁共振成像设备还突破了高场超导磁体制造工程技术，发展出了强约束多物理场优化设计方法，突破百公里级铌钛超导线连接与绕制、主动屏蔽与匀场等磁体工程工艺，使磁场均匀度达1.2ppm，确保了磁共振信号能够“采得准”。
让技术惠及医学研究和病人
　　以磁共振为代表的大型尖端医学影像设备是临床医学诊断的必备工具，可以从结构、功能等多个层面对人体内部组织进行深入细致的观察与分析，是心脑血管神经和肿瘤等多种重大疾病影像诊断的金标准，而高场磁共振医学影像设备的研发和生产，将最终惠及医学研究和病人。
　　如今，联影与中科院深圳先进院合作，共同承担一系列国家级、省部级重大科研项目，并在5.0T磁共振、7.0T磁共振等超高场磁共振系统以及磁共振引导超声治疗、心脑血管疾病早诊领域进行探索。同时，在中国科学院的支持下，两院正积极组织开展我国14T极高场磁共振成像核心技术预先基础研究。未来有望提供微米级成像分辨能力和多核功能成像能力，为脑科学等重大前沿科研需求提供更精细的脑结构和脑功能成像等先进技术。
　　联合复旦大学附属中山医院、中国人民解放军总医院等三甲医院，联影率先建立了脑中风、心脏病和微小肿瘤“既快又清”定量磁共振成像诊断方法，实现了重大疾病诊断新技术的临床推广应用。实现了高时空分率实时心脏成像、肝脏灌注和脑血管斑块成像，形成临床指南并纳入国际影像专家共识。
　　2020年联影磁共振国内增量市场占有率排名第一，帮助国产磁共振国内市场占有率从2013年14%提升至41%。此外，联影磁共振同时逆向输出至美国、欧洲、印度等多个国家，使我国由净进口国转变为出口国，打破了跨国公司在该领域长达30多年的统治格局，重构了该领域国际产业格局。
　　国内高场磁共振医学影像设备自主研发实力的增强，也迫使进口同类产品大幅降价，让更多的医院买得起设备，从而满足我国亿万民众健康需求，带动高端医疗装备制造行业发展。
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中青年科学家逐步挑起大梁
　　上海首次同时牵头获得“三大奖”高等级奖项。2020年度，上海在国家自然科学奖、国家技术发明奖和国家科学技术进步奖“三大奖”上，牵头获得4项一等奖，占全国的17.39%，这是2000年以来，上海牵头获得国家一等奖数量最多的一年，也是上海首次在“三大奖”高等奖项中实现“金花齐放”。
　　具有重大意义的“前沿”科学发现和“硬核”技术发明频现。在表彰做出重大科学发现成果的国家自然科学奖上，本市科研团队的9项基础研究成果获奖，占全国的19.6%。其中，复旦大学赵东元院士团队获得的国家自然科学奖一等奖，这是我国对基础研究成果的最高肯定，也是上海时隔18年再获此殊荣。在注重考虑首创性和实用性的技术发明奖上，本市也获奖9项，占全国的14.8%，其中牵头1项一等奖。自2014年以来，上海占全国获自然科学奖的比例首次超过科技进步奖，经过多年来持续不懈营造良好科研环境、加大基础研究支持力度和人才团队培育，上海面向世界科学前沿的原创能力不断提升，正持续涌现具有影响力的前瞻性和理论性的高质量成果。
　　在此次国家科学技术奖获奖者中，涌现一批优秀中青年科学家和女科学家。上海22项牵头完成的通用项目中，第一完成人年龄小于45岁的有3位，占比13.64%；介于46～55岁之间的有9位，占比40.91%；56～65岁有10位，占比45.45%。此外，由女性科学家牵头的项目有4项。
　　获奖成果的科研攻关时间普遍超过10年。“十年磨一剑”的潜心研究是获奖成果的普遍规律，也是科研人员工作的真实写照。从人才队伍看：老中青相结合的科研团队，中青年科学家逐步挑起大梁，既传承科学精神，又彰显创新活力。比如，《水稻遗传资源的创制保护和研究利用》（国家科学技术进步奖一等奖）与《限域反应构建晶态能量转换材料及调控机制》（国家自然科学奖二等奖）均历时长达21年。
　　基础性学科和大健康领域具备优势。48项获奖成果中，化学科学、材料科学、生物学各2项，数学和基础医学各1项，近两年上海在上述基础性学科获奖14项。在与人民生命健康相关的药物与生物医学工程、内科与预防医学、外科与耳鼻咽喉颌、农业、养殖和食品安全等领域，上海获2项一等奖（均为牵头）、11项二等奖（6项牵头），占上海获奖总数的27.1%。特别是上海市农业生物基因中心牵头完成的《水稻遗传资源的创制保护和研究利用》、上海联影医疗科技有限公司牵头完成的《高场磁共振医学影像设备自主研制与产业化》双双获得国家科技进步一等奖，一定程度表明在作物遗传育种、医疗器械等新兴领域，上海正涌现新的优势学科和创新型标杆企业。