广州新时代少年说第八期：和院士一起，打开科学探索之门

时代命题，少年作答。围绕奋进新征程，引导青少年听党话、感党恩、跟党走，由广州市文明办、市林业和园林局、市教育局、市关工委、市儿童公园、南方都市报、N视频联合出品的2022年“广州新时代少年说”直播节目第八期于11月19日正式上线。

“科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力”。党的二十大报告突出创新在我国现代化建设全局中的核心地位，将教育、科技、人才进行了统筹部署，集中表达。本期节目中，“新时代好少年”薛皓朗、迟宇佳与纳米学界大咖、中国科学院院士、国家纳米科学中心主任赵宇亮进行交流，就建设科技强国、人才强国等话题展开对话。

访谈对象

◎赵宇亮

中国科学院院士、国家纳米科学中心主任、广东粤港澳大湾区国家纳米科技创新研究院院长　　

简介：2001年率先提出纳米生物安全性问题，并创建中国第一个纳米生物效应与安全性实验室。率先揭示了无机和碳纳米材料的生物安全性规律与肿瘤纳米药物的化学生物学机制。曾获国家自然科学奖二等奖、中国科学院杰出科技成就奖、TWAS化学奖、中国毒理学杰出贡献奖、全国优秀科技工作者等。今年8月，受聘为广州黄埔少年科学院首任总院院长。

◎薛皓朗

广州天省实验学校初三年级学生　　

简介：2022年度广东“新时代好少年”，曾获广东省优秀少先队员、最美南粤少年“创新好少年”荣誉称号。他发明的“抽油烟机自动控制器”“智能语音提示笔”“自适应交通路口智能便捷警示灯带”、金点子“新能源车高速公路不停车充电系统”等先后获得第33、34、37届省、市、区青少年科技创新大赛一、二等奖。

◎迟宇佳

华南师范大学附属中学高一年级学生　

简介：2021年度广州“新时代好少年”。从小学三年级开始，着手于自动化／机器人的研究，领域涉及机械结构搭建、可编程控制器代码设计，计算机应用软件制作等荣誉。他基于Arduino Uno主控板的语音识别的科创作品“小智能家庭助手”（智能设备控制中心）刊登于《少年发明与创造》2019年7月下半月刊（总第398期）

谈纳米技术：没有纳米技术，智能手机不可能出现　　

薛皓朗：我们在生活中常听到纳米技术这个词，事实上却很少有人了解纳米技术是什么，院士能否讲解一下纳米技术是一种怎样的技术？

赵宇亮：实际上纳米是一个长度单位，就是“十亿分之一米”，大概相当于我们的头发丝直径的五万分之一。有一个形象的比喻就是把一个乒乓球和地球相比，就相当于一个纳米和乒乓球相比。

纳米科技的内涵和本质是什么？概括性地讲，可以把整个世界分成物质世界和生命世界。

在物质世界里，从无功能到有功能产生的源头是在纳米尺度。举个例子，比纳米小的是原子，单个原子是没有功能的，原子组合成分子，单个分子也是没有功能的，必须是这些原子按照一定的顺序排列组成一定的结构，并延伸变成宏观的物质后，它才具有功能。比如软硬、透明等，这些功能通过一级级放大，最后到达人类能够用的物质上的功能，这是物质世界。

生命世界，从无生命到有生命的转折点也是发生在纳米尺度。例如，单个蛋白质分子也是没有功能的，但当蛋白质跟蛋白质结合在一起形成一定的结构时，开始出现功能。细胞里面的亚细胞器，比如线粒体、核糖体、细胞核、细胞膜，这些基本上都是在纳米尺度，并且初步具备了一定的生命原始功能，最后构成一个完整的细胞，就是一个生命的基本单元了。

因此，纳米尺度是物质世界功能产生的源头，也是产生生命的起点。在这个起点上去调控物质世界的功能，显然更容易。如果你在这个起点上去调控生命过程，比如说疾病的发生、治疗、诊断，也更容易。这就是为什么纳米科学与技术可以形成一门学科，形成一个交叉学科的领域。　　

薛皓朗：纳米技术有获取物质新功能的能力。那么如今在生活中，纳米技术又应用在哪些领域上？

赵宇亮：最大的应用就是智能手机。如果没有纳米技术的出现，智能手机不可能出现。上世纪90年代，芯片加工技术还是在微米量级的。那时候计算芯片的计算速度，远远达不到像现在的智能手机这种高度集成的高速计算功能，所以当纳米技术在逐渐发展，比如说微纳加工技术、检测技术、分析技术、测量技术发展起来以后，这些技术集成才形成了现在的芯片加工技术。在2000年以后，芯片加工技术突飞猛进，在很短的时间内能够发展到两个纳米的加工精度，让芯片越做越小，计算功能越来越强大，所以智能手机是纳米最大的一个产品，里面有100多个部件，而且都是核心部件，是来自于纳米技术或者纳米材料。

谈立志科创：在人生的众多选项中，选择更有意义的事情去做

迟宇佳：赵院士您是什么时候立志要成为科学家？

赵宇亮：成为科学家这个事情有偶然性，我大学学的是放射化学。有一次，研究室主任让我给大家讲一堂课，自定题目。我当时觉得元素周期表好讲，就花了一个晚上把元素周期表背下来。但是背下来之后大概还有一周多时间才讲课，我就想给大家讲东西还是应该丰富一些。我就到图书馆去查这些元素背后的知识、逻辑和原理。

当我去图书馆查的时候，我才发现每一个元素背后有一整套的知识结构，比如它的电子结构是怎么决定它的化学性质？这些化学性质怎么决定它跟别的物质相互结合的功能？而这些功能又怎么去决定这个元素在形成千千万万、形形色色不同的物质、不同的材料时所起的作用等等。

我发现原来自己知道的东西那么少。于是我就对这些知识产生了兴趣。后来我住到了实验室，天天在实验室做实验，从那时起，我慢慢地走上了科研这条路。但其实那时我已经大学毕业参加工作好几年了。

所以并非一定是一开始就立志做科学。但当有一个契机让你发现科学背后有很多非常系统的奥妙的知识，而你却不知道的时候，你就产生了一种冲动想彻底了解它，想弄清楚它，这时候你就走在科学道路的起点上了。　　

薛皓朗：我知道您之前是做纳米毒理学研究的，当时是什么让您力排众议开拓纳米毒理学与安全性这一个新的领域？

赵宇亮：我是2001年回国的，回国前我是从事核物理研究，就是通过核反应做超重元素的合成。我们团队发现了113号新元素，那是亚洲国家发现的唯一一个新元素。

我回国以后，本可以沿着原来的路走，因为做新元素的研究，你发现新元素已经是这个领域的顶峰。还有另外一条路，去选择一个新的方向，开拓一个新的领域。很显然，沿着前面那条路是更容易走，因为你已经有了大家公认的成绩了。但我当时还是选择了去做一件新的事情。

原因是我们在传统领域要超过或者赶上那些科技强国是很难的，我们想赶上或者超越传统的科技强国必须是在新兴的学科领域。正好纳米科学技术是一个新的领域，所以我下决心转到这个领域来。但在纳米领域里找什么方向研究，这也是一个考验。

后来一次偶然机会，我跟一位德国科学家聊起转基因。他告诉我，欧洲政府对转基因食物持中立态度，既不支持也不反对。原因是人们不知道转基因食品的安全性，所以政府就保持中立，把选择权交给消费者。转基因食品要贴上标签标明这是转基因食品，然后消费者自己去判断买或不买。

我听了以后，突然得到了灵感：纳米技术和纳米材料进到体内以后，会不会也出现安全性问题？晚上回去我就在计算机上搜索，结果发现没有人研究这个问题，全世界都没有，我高兴得一晚上睡不着觉。

第二天早晨一上班，我就开始策划，把学生召集起来，讨论、制定方案。研究安全性在术语叫毒理学，是一门学科。那时起，我每天下班就偷偷跑到北大，坐在教室后面听毒理学院老师讲课。我还专门找到毒理学专家到实验室讲课，教我们怎么做实验，就是这么开始的。

我跟你讲这个故事，实际上说到底人生是靠选择组成的，人生是在不停地选择，但是当你有多项选择的时候，选择一件更有意义的事情去做、选择意义更重大的事情去做，基本上是不会有错的。　　

谈攻坚创新：面对质疑与不理解，充分考虑对方提出的建议

迟宇佳：那么院士您回国搞科研的时候遇到过什么困难？是怎么解决的？

赵宇亮：困难肯定很多。2003年，我刚开始做纳米安全性，在一次会议上讲了研究结果。我讲完以后，一些研究者就提出异议，说“我们在研究纳米技术，你说它有毒有害，你是要砸我们饭碗吗？”在研究初期，别人还不理解的时候，你怎么对待？有两个办法。一个是你跟他们对着干；另一个是放弃，大家都反对这事我就不做了。

但我走了第三条路。晚上回到实验室后，我把学生叫来，我说从明天早上开始，我们组的学生分成两拨，一拨做纳米毒理学，研究纳米材料的生物安全性；一拨做纳米药物，纳米药物是正面的，是治病救人的。

结果，现在我们实验室是全世界最有名的从事纳米药物的实验室之一。所以你得感谢当时那些提反对意见的人，因为没有那些质疑和意见，我可能就只做纳米毒理学。但是纳米毒理学和纳米药物实际上是一件事情的两个方面，是一个硬币的两面，从实验设计到研究方法几乎是一样的，只是看你感兴趣的、观察的落点是什么。

所以最后，我们实验室一半的人做毒理学、安全性，一半的人做药物，这反而对整个研究工作的发展起到非常重要的作用。你去看待这个研究内容的时候，会变得更加理性，知道它有负面的效应，但是它在某一些作用下却能治病救人。

事实证明当初这个改变是一个极具智慧的改变。我们在毒理学里发现的好多现象以及原理都被科学家们用来做疾病的治疗。

回到刚才的问题，遇到最大的困难，就是怎么样去对待学术界的质疑，遇到别人的不理解和反对的时候，我觉得既不是跟他对着干，也不是放弃，而是充分考虑对方提出的建议。换另外一种思维方式、研究模式或者研究范式，会让我们的研究工作做得更全面、更具有科学性。　　

薛皓朗：听您刚刚的讲解，您在科研过程中经历了不少困难，您认为，科学家应该具备怎样的素质？

赵宇亮：从我个人理解来说，科学家的第一个精神一定是求真——追求真理。如果没有这一种精神，其他的可能都很难做到。

还有就是怎样做一个科学家，我觉得第一个就是立志向。如果你立志要对社会发展有所推动，立志对人类生活有所贡献，你一定想去做一些别人做不了的事情，或者别人不愿意做的事情，又或者是别人还没有做的事情。动机非常重要。成为科学家的第一要素就是要有内驱力。内驱力有些时候并不一定非要那么高大上。比如说这有盆花，你就思考这盆花生长的基本原理，为什么它是红色而不是绿色的？你只要想把这个事情弄清楚，动机本身就可能是成为科学家的一个起因，所以并不在于一定要有高大上的影响，而是当你不断地做，当你积累一定知识的时候，你自然会对社会、对人们的生活有所贡献。　　

迟宇佳：那院士您认为该怎么提高青少年的科学思维水平，助力人才培养呢？

赵宇亮：从教育入手。真正的教育是让你去把自己的思维打开，能够自我去发现一些别人发现不了的东西。大家都看到这盆花，你要能看到别人看不到的地方，你就是发明创造者。

所以我们的教育需要什么？需要从小培养孩子们对大自然的兴趣，对大自然的观察力，还有对问题追根究底的能力。就是我刚才说的求真。还有对问题追根究底的这种兴趣，都需要从小开始。

　“我想对您说”

　在科研道路上，天赋和努力哪个更重要？

广州市文明办、广州市儿童公园、南方都市报面向广州市中小学生联合发起【强国有我·新时代少年“我想对您说”】征集活动。让少年儿童以问答方式与各界大咖交流。

薛皓朗：来自广州外国语学校的初一5班的黄俊成同学想问您，在造福人类的角度上，我们应该怎样扬长避短地使用纳米技术？

赵宇亮：所有的科学技术都是双刃剑。我举个例子，人类离不开电，没有电就成不了现代文明，但是电，你要是不知道怎么使用，它就是致命的，但当我们知道如何怎么使用的时候，电就很安全了。纳米技术也一样，

所以从研究纳米技术开始的时候，我们除了研究它的新功能以外，还要研究它的生物安全、环境安全，当你搞清楚以后，你就知道怎么样去安全地使用它。知道利弊，才知道怎么样去利用“利”，去避免“弊”。

迟宇佳：来自海珠区聚德中学初二年级的邓芷晴同学，她想问您在科研道路上天赋和努力哪个更重要？

赵宇亮：实际上，天赋和努力两者都很重要。对于一个能给人类带来变革性的科学发现或者技术突破的科学家来说，这两者缺一不可。如果只有天赋而不去努力，那天赋可能只会停留在表面，遇到问题的时候你可能就停滞不前了。如果你只有努力没有天赋，可能很多事情理解的深度就不一定能达到，但是也有那种勤能补拙、大器晚成的，但总体来说，我觉得天赋和努力两者都很重要，缺一不可。

科创之风今依旧，时代青年击长空，大国崛起千重险。谁怕？历经风雨，才见长虹。　　　　

——薛皓朗　　

致广大而尽精微，既要仰望星空，更要脚踏实地。求真务实，自力更生，砥砺前行崇尚科学，自主创新。燃青春之年华，铸科技之强国，当以青春报祖国。

　　——迟宇佳

统筹：李陵玻 邹琳

采写：南都记者 叶孜文 廖艳萍 赵青

摄影/视频：南都记者 杨杰 何玉帅 实习生郑安淇