软物质“顶天又立地” 华工科学家全新发现“搭建”软物质的“新积木”
随着科技的发展，高分子、液晶、胶体等新材料不断涌现，人类已进入了“软物质”时代。在广州，就有一个专门研究软物质的实验室——华南理工大学华南软物质科学与技术高等研究院（以下简称软物质研究院）。这里的科学家在软物质领域不断突破，把材料的制备实现了类似基因组合的方式，“就像是垒积木，我们开发了一系列新的"分子积木"，可以搭建出以前无法构筑的微观结构”。
文/广州日报全媒体记者林霞虹通讯员余锦婷
图/广州日报全媒体记者廖雪明
研究院里有个“定制”的屋子
软物质研究院位于华工五山校区，它成立时间不到5年，虽然年轻，但这里进行的研究都非常“高大上”。
在研究院一楼，摆着一台叫透射电子显微镜的“大家伙”。软物质研究院教授文韬说，世界是由物质构成的，不同物质之所以呈现出迥异的特性，都跟它的微观构成有关。普通光学显微镜无法观察，因此，科学家们通过这台仪器可以把物质放大10万倍以上，直接观察原子、分子级别的微观结构。他指着电脑屏幕上的一幅图说：“借助这台透射电子显微镜，我们可以观看到纳米尺度的图像”。
“在P3实验室里研究新冠病毒的科学家，也要用到透射电子显微镜。正是通过它，我们才知道了病毒表面存在着像王冠一样的结构。”文韬介绍，这台透射电子显微镜精度非常高，因此也对环境异常敏感。为此，研究院专门为它量身定做了一个房间。房间的地基铺设了半米厚的水泥层，以保证机器的稳定性。四面的墙壁也都是用金属板做成的，屋子周围还铺设着两股线圈。当房门关上时，屋子就会形成一个类似“法拉第笼”的结构，屏蔽周围的电磁场，类似手机信号的电磁波将被隔绝在外面。“这些都是为了保证这台高端的仪器能在非常"安静"的电磁环境中工作。”
现在已是“软物质时代”
在软物质研究院，林林总总的实验室还有很多间，有的存放着颜色性能各异的化学品；有的实验室可以将材料加工成一张厚度只有头发丝直径的1/10的薄膜……这些“高大上”的实验室，都是为软物质研究院的科研人员服务的。“在石器时代，人类所用的主要材料是石头；后来进入金属时代，先后使用青铜器、铁器；再后来的半导体时代，主要材料是硅。这些都是硬物质。而现在我们已经进入了软物质的时代。”文韬说，“笼统地讲，目前世界上的有机物基本都可以归入软物质范畴。以高分子为代表的软物质材料迅猛发展、变化丰富，是目前应用最为广泛的一大类材料。”
“比如，最早的飞机是用铁皮包裹的，但现在飞机的许多部件都采用了软物质复合材料，这可以说软物质"顶天"；人们日常使用的手机塑料壳、显示器里面的液晶材料等也是软物质，这可以说软物质"立地"。”文韬说。
发现“搭建”软物质的“新积木”
“有些方面我们落后，不是说不知道原理，而是材料上不过关。可见，材料科学非常重要。”文韬介绍，软物质是跨越物理、化学、生物和工程的前沿交叉学科，其涉及领域非常宽广，目前已成为当前国际科技领域的一大热点。2016年，华工成立了华南软物质科学与技术高等研究院。软物质研究院定位于建设软物质领域世界一流水平的创新高地和人才培养基地，瞄准世界科学与技术发展前沿，回应国家与广东省重大战略需求。
研究院成立时间虽短，但已经取得了一批重要的科研成果。2019年，研究院有团队在《自然·化学》上发表论文，报道了通过精准的分子设计与合成，首次在软物质本体中发现以前只能在金属材料中才能出现的“Z相”。“就像是垒积木，我们开发了一种新的"分子积木"，可以搭建出以前软物质搭不出来的结构。”文韬介绍，随着新结构的发现，可能会给材料带来不一样的性能。此外，软物质研究院有团队研究的耐高温材料，用在了航天飞行器上；也有团队在研究新型材料，将来可用于开发新一代柔性显示屏。
文韬说，华工依托软物质研究院成立了分子科学与工程学院，2019年开始进行首批本科招生。“欢迎有志于探索软物质的同学，来这里做有趣的事。”
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