编者按 藤岛昭，这位76岁的国际著名光化学科学家，多次获得诺贝尔奖提名，因为发现了二氧化钛单晶表面在紫外光照射下水的光分解现象，即“本多-藤岛效应”（Honda-Fujishima Effect），开创了光催化研究的新篇章。而关于他“一门三院士”的佳话，与他的科研成就一样，流传久远。

近日，国科大“明德大讲堂暨授予藤岛昭博士国科大名誉教授仪式”在雁栖湖校区举行。随后，藤岛昭教授为国科大学子作了题为“We must learn great scientists, and let’s do our best”的精彩报告。

中国科学院副院长、国科大校长丁仲礼院士在现场问藤岛昭教授：“10 年来，每年诺贝尔化学奖颁发的前一天晚上，您家门口都会有许多记者、熟人在等待，面对这样的情况，您是心如止水还是波澜起伏？”听完，藤岛昭教授笑着说：“首先我要道个歉，每次都让大家白等，还是希望不要太张罗。其次，我觉得我不会拿诺贝尔奖的，因为光催化剂虽然在日本和中国得到了很高的评价，但是在英美国家得到的应用还非常少，而且评价也并不很高。所以，如果能够拿到的话，要再等10 年。我在想，我要跟江雷院士一起拿诺贝尔奖。”

这位76岁的国际著名光化学科学家，多次获得诺贝尔奖提名，因为发现了二氧化钛单晶表面在紫外光照射下水的光分解现象，即“本多-藤岛效应”（Honda-Fujishima Effect），开创了光催化研究的新篇章。而关于他“一门三院士”的佳话，与他的科研成就一样，流传久远。

研一时的惊世发现

1967 年，硕士一年级的藤岛昭在日本东京大学师从本多健一教授学习应用化学。之前在巴黎大学留学的本多健一教授，认为把银放入酸性溶液中再照射紫外线产生电动势这一现象即“光贝克勒耳效果”很有趣，他鼓励藤岛昭以此为主题开始进行研究。于是，藤岛昭持续进行了以氧化锌、硫化镉等半导体物质为中心的试验，但这些物质的单晶体只要一受到光的照射，表面就会变得很粗糙并且会熔化，试验就这样一次次以失败而告终。

就在他到处寻找能适应光照射的新半导体时，发现隔壁研究室的前辈饭田武阳扬教授在使用静电复印机做研究时使用了二氧化钛的单晶体。二氧化钛的晶体是无色透明的，不溶于酸碱，在化学性质方面是一种稳定的材料。于是，藤岛昭期待着二氧化钛能像氧化锌和硫化镉一样产生光的反应效果。为了得到二氧化钛的单晶体，他通过前辈请教了在神户公司制造厂的中住水晶先生，并鼓起勇气给神户公司的中住让秀社长写了信，之后得以直接与他会面并得到了二氧化钛的单晶体。“这可能是我研究生涯中最大的幸事！”藤岛昭说。

然而得到了二氧化钛的单晶体，还是不能马上通过普通的方法着手实验。二氧化钛的单晶体非常坚硬，将它切开是一件很困难的事情。他从物性研究所借来了东京大学内仅有的一台钻石切割机，将坚硬的单晶体切薄切断，并且连上了铜线以增强导电性，完成了电极。将这个电极放入电解溶液中，使用500W的氙气灯进行照射，表面就开始“噗噗”地产生气泡，分析之后得知，水分子在二氧化钛表面被氧化成氧气，而在阴极的金属表面被还原成氢气。硅和锗、氧化锌等受到光照射之后就会熔化，而二氧化钛照射后表面却是闪闪发光。兴奋之余为了慎重起见，藤岛昭又测量了电极的重量，结果和实验之前完全一样。“当时实验结果出来后，很吃惊，我激动极了。”藤岛昭说。

但这种“一波三折”之后的激动很快变成了一个人的欢喜。藤岛昭坦言：“就当我自信满满地在学会上发表这个成果时，却没被大家重视，谁都不相信我。大家说电解一定是要加电的，通过电分解才叫电解，你没有电压就不能算电解。我反驳说，光也是能源，不一定要用电。但是，当时大多数人都没有想到将光作为能源使用，因为那个时候还没有太阳能电池这种东西，这是人类第一次把光能转化成了化学能。”

虽然藤岛昭的研究成果在电化学会和日本化学会上都发表过，可是不管在哪儿，他总是受到严厉的评判。他说：“就连我自己也在想是不是错了呢？开始变得不安起来。”

甚至在藤岛昭博士论文审查时，5位评审委员中仍有一人坚决反对他的论文。“他说像我这样写出错误论文的人是当不了博士的。”藤岛昭回忆道。在附带每周通过实验的证明这样的条件下，他才最终取得了博士学位。

即使这样，藤岛昭还是“咬着牙把自己的论文寄出去了”。令人欣慰的是，他提交的论文一次就通过了，研究成果发表在1972年7月的《Nature》杂志上。从1967年得到实验结果到1972年文章发表，5年期间，在日本的学会，藤岛昭一直不被理解。“但是我自己很兴奋，也坚持自己的观点。因为这个实验原理其实就是植物光合作用在金属材料里的另一个版本啊。试想一下，植物光合作用对人类的影响多大，将来如果利用阳光就可以大量产生清洁的氢能，这是多么有价值的技术！所以，一看到叶子我就想到了自己的实验成果。这个是我自己做过的最令我激动的实验。”谈到当时论文发表的过程和细节，藤岛昭依然难掩兴奋之情。

藤岛昭论文发表的第2年，即1973年10月16日，第一次石油危机爆发，人们迫切需要寻求新的清洁能源。藤岛昭的研究成果，不单单对于资源短缺的日本是一个利好消息，对全世界来说都是一个非常振奋人心的信息。文章一经发表便被广泛关注。

2012年，藤岛昭荣获“汤森路透引文桂冠奖”，他的论文被引用次数超过了6000次。一位汤森路透的工作人员在采访中说：“在科学界，一篇论文被引用1000次以上已是非常稀少，像藤岛昭先生这样被引用超过6000次的论文完全是史无前例的。”

在欧洲和美国突然受到关注后，他的研究成果在日本就被逆输入了。1974年元旦的时候，朝日新闻对此进行了大量报道，“通过太阳就可以得到梦想的燃料”“在水中用光照射半导体就可以摄取氢气”“日本科学家发现的原理引人注目”，藤岛昭感觉自己忽然之间就受到了极大的关注，周围人的态度也180度大转弯——“真是不得了的发现啊！”

无心插柳柳成荫

光触媒从发现到今天已近50年，而真正进入实际应用不过才10余年时间。藤岛昭发表的论文，最初的期待是能够在解决能源问题方面作出一点贡献。但是，让业界比较遗憾的是，此项试验反应中，利用紫外灯照射将水分解成氧气和氢气的效率过低，无法实现规模化和经济性，所以还不具备实用价值，不足以作为新能源使用。虽然在这之后世界上的研究者们对二氧化钛进行改良、代替氧化钨，或者加入其他的东西得到相应的研究成果，但是效果并不理想。

然而藤岛昭并没有放弃。作为一个重大的转折，他从研究水的分解代替能源转向了水分解强氧化力应用的研究。在随后的实验中，他又发现二氧化钛在吸收太阳光或照明光源等可见光后，具有很强的氧化性和亲水性，形成强氧化的自由基，能破坏细菌的细胞膜和固化病毒的蛋白质，使细菌流失致死，同时还能把细胞尸体释放出的有害复合物分解成无害的水和二氧化碳。这使得光触媒有着理想的抗菌、空气净化、水净化、防污防霉的能力。而且，美国FDA食品检验中心已经认定，二氧化钛对人体无害，世界各国在食品、日常生活用品、化妆品、医药、养殖业等领域中也已广泛应用。

虽然光触媒在作为生成新能源方面的应用没有得到真正发展，但是无心插柳柳成荫，光触媒在环保、空气治理方面的应用却大放异彩，这一特殊的效应在自清洁材料、空气净化等许多和我们日常生活密切相关的领域得到了广泛应用。

“日本新干线的列车上，装了光触媒的空气清新剂，虽然有吸烟车厢，但从来不会有烟味。”

“在日本，几乎所有的手术室都用了光触媒技术。瓷砖、地板上都有光触媒，只要有光线，表面细菌都可以被杀死，成为无菌手术室。”

“目前有专家正在非洲肯尼亚做实验，用光触媒技术来捕捉蚊子，减少疟疾。”

“东京银座的资生堂本部，高大的白色建筑，瓷砖上始终是干净的，因为在建筑表面涂了透明的光触媒膜后，不会着灰，而且下雨之后，水滴也不会沾在上面。东京大概有1万多座大厦都使用了光触媒涂层。”

“美国空间站的空气净化，用的也是光触媒技术”

……

藤岛昭一一介绍着他的研究成果在实际生活中的应用。有同学问藤岛昭从事科学研究的契机和动力是什么，他回答说：“因为在日本，资源非常缺乏，只有依靠不断地开发新技术，国家发展才能持续，科技在日本是非常重要的，所以我进入了这样一个领域。同时，我自己非常喜欢一句话——物华天宝，人杰地灵。我经常拿它来鼓励自己，我们每一次的研究成果，都是原来隐藏的物华和天宝，通过我们的技术把它们找出来，为人类作贡献，这就是我一直研究的动力。”

与中国的渊源

藤岛昭与中国的关系密切，这种密切的关系体现在3 个方面：交流合作、培养人才、学习文化。

自上世纪80 年代，他平均每年来一次中国，与中国的科学界展开密切深入的交流。他的足迹包括：中国科学院、中国工程院、中国科学院大学、北京航空航天大学、上海交通大学、上海大学、广东工业大学、北京纳琦环保科技有限公司、广东省光催化净化环境工程技术国际研发中心……

1992 年，毕业于吉林大学的江雷作为中日联合培养的博士生进入日本东京大学藤岛实验室深造，师从藤岛昭教授。江雷在藤岛昭实验室的研究工作令人刮目，博士毕业后，他被导师藤岛昭推荐到日本科技厅神奈川科学技术研究院，先是担任高年薪的专任研究员，后

来则是主管“光电界面相变控制”的课题组组长，一干就是5年。

如今的江雷，已经是中国科学院院士、国家纳米中心首席科学家、国科大未来技术学院院长。

2000年12月1日，藤岛昭专程来中国看望他的得意门生。得知江雷在较短的时间里已取得了令人瞩目的成绩，他在惊讶不已的同时发出了由衷的赞叹。就是江雷的这位恩师，和东京大学的桥本教授一起，在江雷当年回国筹建新实验室时提供并赠送了价值上千万日元的仪器。

谈起藤岛昭对自己的教导和影响，江雷用“文武之道，一张一弛”来概括。他说：“藤岛昭教授认为，最高级的指导就是不指导，让学生自己去想研究课题，然后他来判断课题新不新、有没有意思。他最大限度地开发学生的自我潜能。但是，藤岛昭教授对学生又非常严格。他曾经把我的开题报告撕了扔到纸篓里，而这种严格建立在爱的基础之上，有一种温情蕴含其中。我们经常在一起喝酒，师生关系非常好。”如今，作为导师的江雷，也像藤岛昭教授当年那样，培养自己的学生。

除了江雷，藤岛昭指导过的中国学生还有刘忠范（中国科学院院士，现任北京大学化学与分子工程学院“纳米科技岗位”长江特聘教授）、姚建年（中国科学院院士，现任国家自然科学基金委员会副主任）、金明（同济大学材料科学与工程学院教授、博士生导师）……可谓“一门三院士，桃李满天下”。设立在东京理科大学的“光触媒国际研究中心”是藤岛昭工作的地方，他说：“现在研究中心每年都有留学生前来学习交流，中国学生一年有3-4 人，他们都非常努力地做研究。”

除此之外，藤岛昭教授对于中国文化充满了浓厚的兴趣。他引用论语中的名言“知之者不如好知者，好之者不如乐之者”来表达自己对科学研究的乐趣与坚守；他引用中国谚语“台上一分钟，台下十年功”来强调勤奋努力的重要性；他把中国古典名言积累起来，与牛顿、爱因斯坦、法拉第等西方学者表达同样思想的话对照起来进行学习。“我觉得非常有意义，大家再等两个月，我的书就会出来，我认为这会是我非常得意的作品。”藤岛昭说。

每年过年, 藤岛昭都会邀请所有的留学生去他家喝酒。有一次, 藤岛昭指着墙上的“难得糊涂”问江雷：“江，你知道这是什么意思吗？”江雷毫不犹豫地说：“当然知道，意思是遇事不要太聪明了，糊涂点儿好。”藤岛昭听了却摇摇头说：“不是，我的理解是，一个人一生只要把一件事彻彻底底弄明白就可以了，其他的事情都可以糊涂。”

藤岛昭教授就是这样，“对很多东西有好奇心，然后对真正感兴趣的一件事用尽全力”。

( 作者系国科大记者团成员 摄影/ 杨天鹏)

参考资料：https://news.ucas.ac.cn/index.php/dzk-art/261448-2016-5-2