一個原子變化可以改變物質性能，一個分子結構可以衍生全新材料。時下，從微觀調控到宏觀世界，分子化學已經全面滲透到社會發(fā)展的各個領域，各種新功能材料捷報頻傳。2025年6月，南京大學化學化工學院特聘研究員黎建、中國石化石油化工科學研究院教授林偉，以及香港理工大學助理教授林聰，共同擔任聯(lián)合通訊作者，在著名期刊《科學》（Science）上發(fā)表了題為《利用微晶電子衍射技術加速開發(fā)穩(wěn)定的超大孔納米沸石》（Accelerated discovery of stable, extra-large-pore nano zeolites with micro-electron diffraction）的學術論文。團隊運用微晶電子衍射技術（MicroED）對晶體結構進行快速解析，顯著加速了沸石分子篩材料的合成優(yōu)化進程。這一創(chuàng)新方法引領了超大孔硅鋁酸鹽沸石分子篩的創(chuàng)制，成功實現(xiàn)了兩例新結構沸石分子篩的加速開發(fā)，使人們對沸石分子篩材料的認識與應用達到了更深的層次。

▲容家富教授（前排左）/林聰博士（前排右）團隊

這是林聰職業(yè)生涯中又一個創(chuàng)新時刻。雖然入職香港理工大學應用生物與化學科技學系尚不足兩年，但林聰對未來職業(yè)道路的規(guī)劃已經逐漸清晰——帶領團隊致力于功能材料（尤其是多孔材料、氧化物材料等）開發(fā)及其在催化、能源、吸附分離、環(huán)境等領域的應用與構效關系研究。他說：“我希望我們能貢獻出更多‘創(chuàng)新時刻’，并且將它們應用于現(xiàn)實土壤，在實踐中走出新路?！?/p>

且持夢筆書奇景

源浚者流長，根深者葉茂。林聰對于物質結構的興趣可以一直追溯到高考之前。在與知識和書籍的對話中，他逐漸感受到，對物質世界的探索始終是推動科學進步和哲學思考的重要動力，尤其是對物質微觀結構認知的日益深入，不僅能夠揭示自然界奧秘，更重塑自然觀，引發(fā)人類對宇宙本質和自身地位的哲學反思。所以，他逐漸被微觀粒子的量子效應、不確定性原理等特性，以及那些不完全遵循直觀線性邏輯的規(guī)律所吸引，在追求更加動態(tài)、整體自然觀的渴望中，進入了重慶大學應用化學系。

不過，初入校園的林聰與大多數(shù)學生一樣，經歷過一段“心無所向”的迷茫時期，“當時對未來的規(guī)劃不夠清晰，覺得完成學業(yè)就夠了”。直到2011年，他真正走入實驗室，才頓覺科學的廣闊與深奧?！澳且荒?，林建華校長調任重慶大學，因為林校長是化學背景出身，深諳化工學院需求，工作‘直切要害’——他帶領幾名老師快速組建了一支小而精的科研團隊。我在大學三年級時有幸進入了這個科研團隊工作學習，協(xié)助師兄師姐完成一些簡單的材料合成與處理工作?！彪m然只是科研工作的初步嘗試，但這次經歷也成為林聰走上科研道路的基礎。

彼時，實驗室的研究重點是多孔材料?！安贿^我們研究的不是沸石，而是一種基于鋁、硼、氧3種原子的多孔材料。”林聰補充道。對于當時的他而言，是否有成果產出并不重要，重要的是透過X-射線衍射儀、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡等專業(yè)設備，他首次窺見了微觀世界的精妙。由此，林聰在完成本科求學之后，懷揣不變的初心，保研留校，繼續(xù)在分子化學的科研道路上奮力前行。而同時，他的導師也給予了這位追夢的年輕人最大的支持?！耙驅嶒炇业倪\營機制，我被林建華校長推薦到北京大學學習，參與相關課題的研究工作。這段時期的知識輸入強度極高，周圍有許多志同道合的杰出人才，我收獲了極大的成長，也遇到了我的另一位導師孫俊良教授。更重要的是，我正式接觸了沸石材料。”雖然當時的林聰還未把研究重心放在沸石上，只是旁觀了師兄師姐的課題，但一顆好奇的種子已悄然埋下，且日積月累，長出了經絡。

▲兩例新型納米超大孔沸石結構示意圖

“孫老師主要的研究方向是結構化學，我從他那里掌握了一些物質結構表征與分析的技能。同時，孫老師是一位求真務實的學者，在他的影響下，我便時常思考：如何將這些技能與實際應用的材料結合起來？”這幅藍圖在他博士畢業(yè)之后得以實現(xiàn)?！皩O老師推薦我到北京大學深圳研究生院的潘峰老師團隊。潘老師是國內外著名的電池材料專家，我因此有機會運用結構化學的知識，探索鋰電池材料化學不穩(wěn)定性的背后成因?！?/p>

天工人巧日爭新

2023年，林聰帶著科研理想進入了香港理工大學。依托應用生物與化學科技學系的優(yōu)質平臺，以及與國內外相關實驗室、同步輻射光源等的良好合作關系，實驗室逐步配備了充足的材料制備、表征和性能測試設備（包括原位平臺）。更重要的是，在香港理工大學理學院副院長、香港理工大學化學和環(huán)境分析中心實驗室主任、大亞灣技術創(chuàng)新研究院副院長容家富教授的指導與幫助下，林聰組建起了一支結構完善、協(xié)作緊密，富有創(chuàng)新活力和國際視野的多元化研究隊伍。據(jù)悉，研究團隊目前由1名教授、1名助理教授、4名博士后及7名博士生/碩士生組成，成員間配合融洽，共同為功能材料的未來奉獻己力。

近年來，團隊始終就能源危機和環(huán)境污染等重要挑戰(zhàn)深入探索，為開發(fā)清潔能源，實現(xiàn)“碳達峰”“碳中和”目標和綠色經濟轉型等重要目標提供可能，逐步將目光投向鋰離子電池這一新能源技術?！敖陙恚孕履茉雌嚳焖僭鲩L為代表的巨大需求推動了鋰離子電池的發(fā)展，但現(xiàn)有技術仍然受到容量和成本因素的限制，制約了鋰離子電池更廣泛的商業(yè)應用。”林聰介紹道。

一方面，相比容量更高的負極，現(xiàn)有正極材料的容量非常有限，是性能上的短板。商業(yè)上理論容量為274mAh/g的層狀過渡金屬鋰氧化物，包括鈷酸鋰和鎳基三元正極，其實際容量受到材料結構穩(wěn)定性等因素的限制，難以超過200mAh/g。另一方面，正極在鋰離子電池中占據(jù)物料成本和重量的最大比重。因此，正極材料的開發(fā)是解決目前鋰離子電池容量和成本“性價比”矛盾的關鍵。

據(jù)此，依托國家自然科學基金青年基金項目，林聰與團隊正對上述難點集中攻關。目前，針對陰離子氧化還原不穩(wěn)定結構化學導致的電化學性能衰減問題，團隊從材料根本的結構角度出發(fā)，提出基于現(xiàn)有體相和表面結構穩(wěn)定化策略的多級結構調控，并嘗試通過先進的結構表征技術，深入探究結構穩(wěn)定的緣由，由此指導兼具高性能和高經濟效益的正極材料設計開發(fā)。據(jù)林聰描述，此項目的順利實施有望為正極材料結構穩(wěn)定化研究提供新的思路，對未來更高性能鋰離子電池的發(fā)展具有重要的科學意義。同時，林聰還不忘對沸石材料的研究興趣。依托香港理工大學和大亞灣技術創(chuàng)新研究院的實驗平臺，團隊正開展新結構超大孔沸石的合成與催化研究，并探索與大亞灣石化工業(yè)區(qū)的技術合作，推動這些沸石材料在工業(yè)催化中的實際應用。

這些創(chuàng)新成果既是林聰為自己從前的理想畫上的一個重要逗號，也是面向未來的一次創(chuàng)新表達。他始終堅信，雖然通向未來、夢想的道路都很長，但只要初心不改、不斷奮起，終能將多元、創(chuàng)新的華章書寫在神州大地上。