不久前召开的国家科学技术奖励大会上，中国科学院院士、中国科学院大连化学物理研究所（以下简称“大连化物所”）研究员张涛，中国科学院院士、清华大学教授李隽，大连化物所研究员王爱琴、乔波涛、杨小峰等共同完成的“单原子催化”成果，荣获2025年度国家自然科学奖一等奖。

  这是辽宁时隔5年、历史上第二次斩获该奖项，也是大连化物所第二次获得此项殊荣。

  催化，堪称现代化学工业的“心脏”。在能源转化、材料合成、环境保护乃至生命健康等领域，都发挥着不可替代的重要作用。而催化的本质，是反应物在“活性位”的作用下加速转化为产物的过程，“活性位”的数量与微观结构直接决定了催化反应的活性与选择性。因此，如何在原子尺度上最大化“活性位”数量、精准构筑“活性位”，既是催化科学长期追求的目标，也是一项艰巨挑战。

  “单原子催化”是由张涛团队在国际上首次提出并发展的原创科学概念，也是催化科学百余年发展历程中由中国科学家提出并获得国际广泛认可的重要概念之一。

  “过去，我和我的合作伙伴有幸站在前人肩膀上提出了一个新概念。未来，我希望有更多的年轻科学家能站在我们的肩膀上，推动催化科学和化学进一步发展。”张涛说。

  在“无人区”刨根问底

  时间回溯到1995年，彼时，张涛所在的课题组正陷入“青黄不接”的窘境。

  一方面，研究组现有的科研任务量不足以支撑课题组稳定运转。另一方面，团队出现严重人才断层——老专家眼看到了退休年龄，新的技术骨干尚未成熟。整个课题组步履维艰，如何生存下去成了当时最大的问题。

  危急关头，张涛的导师林励吾院士力排众议，提出“何不让年轻人试试？他们思想更活跃，也许能把课题组‘盘活’”。

  就这样，32岁的张涛被任命为课题组组长。为了“活下去”，张涛带领团队“一肩双挑”，他们一边集智解决国家需求，一边利用课题组在金属催化方面的技术积累拓展其他领域，寻求更多发展可能性。

  令人欣喜的是，团队迎来了属于他们的“春天”。课题组任务增多，有了更为充裕的科研资源。此时，张涛作出一个令人意想不到的决定——带领团队重新回到前沿基础科学研究领域。

  彼时，纳米催化正值国际学术风口，张涛开始反复思考：“我们的根基是金属催化剂，那在纳米催化的基础上还能做什么？再往下做还有什么？”

  渐渐地，一个答案在他脑海中清晰起来。“如果把每一个原子都分开，让它们各自成为独立的活性中心，这种化学尺寸上的‘极限’一定能激发不同的催化活性。”这个想法，让他带领着团队向着更基础、更微观、更艰深但也更富生命力的科学深处走去。

  要想真正把基础研究这个“冷板凳”坐热，可不是件容易的事。张涛深知，基础研究真正需要的是沉下心来持久深耕，是敢于在“无人区”刨根问底的勇气。

  一个小小的纳米粒子都因极易团聚而不能轻易稳定存在，何况更微观的原子。再加上当时的制备技术和表征水平受限，想要“看见”单个原子如同天方夜谭，要进一步控制住它们，研究其活性，更是难上加难。

  但基于多年在高分散金属催化剂研究领域的深厚积累和那股不服输的韧劲，张涛团队坚信，总有一天能把单原子世界的大门“敲”开。

  告别“黑匣子中炒菜”

  这条路，一走就是十多年。

  在这期间，张涛团队不断摸索，每一步都在尝试把“未知”变成“已知”，无数次跌倒、无数次重新站起，只为他们心中的信念。

  2009年，团队成功制备出国际首例实用载体负载的单原子催化剂，将铂的催化活性比传统纳米催化剂提高了两倍以上，贵金属用量却下降70%到90%。2011年，张涛团队与清华大学李隽教授、亚利桑那州立大学刘景月教授等合作，通过催化剂的成功制备、理论的机理研究、仪器的精准表征这一系列扎实的“组合拳”，在国际上率先提出了“单原子催化”新概念。

  “我们通过理论研究，不仅解答了单原子催化剂为什么可以稳定、为什么可以催化，还搞清楚了它是如何来调控化学反应的。这改变了以往如同‘黑匣子炒菜’般对催化反应的理解模式。”李隽说。

  知道有用，更知道怎么个用法。“单原子催化”这一原创概念一经提出就引发国际学术界广泛关注，并成为多相催化领域最活跃的研究前沿之一，全球百余个国家、数千个课题组纷纷跟进，研究内容也从最初的热催化迅速拓展至光催化与电催化，涵盖环境催化、能源转化、精细化学品合成、拟酶催化和碳资源高效利用等多个方向。

  一条从概念创立到系统认知的完整路径出现了。与此同时，越来越多的科学家开始加入，一同向着放大应用与示范的方向不断前行。在“单原子催化”的指引下，国内外科学家已在氯乙烯生产、烯烃多相氢甲酰化、制药、精细化工等方面实现了工业应用。

  “我相信，随着单原子催化与人工智能结合，将塑造原子精准催化研究新范式，使高效催化剂的理性设计成为可能，推动全球新能源和绿色化工的发展。”张涛表示。

  以国家需求为己任

  从高分散金属催化剂到“单原子催化”，张涛团队的科研如星火燎原，从一个个微观金属原子出发，在基础研究的土壤中慢慢积蓄热度，在前沿探索中持续点燃新的可能。这种“应用反哺基础、基础引领应用”的发展模式，已熔铸为团队的基因。

  从濒临解散到前沿引领，张涛总结：“科学研究和科技进步发展，一是好奇心驱动，你会不断地去探知为什么，不断地思考、研究它最深最本真的奥秘；二是国家需求，国家需要什么，就要把它做出来。”

  “以国家需求为己任”，正是大连化物所自1949年建所以来一脉相承的底色。70余年来，大连化物所始终将自身发展融入国家战略大局。张涛团队正是扎根于这片学术“沃土”中，在老一代科学家迎难而上、甘于奉献、舍我其谁的精神熏陶下，一步步成长起来的。

  “研究所老一辈科学家留下的不仅是丰硕的科研成果，更是他们的品格和精神，这是激励我们不断前行的最宝贵财富。”在王爱琴心中，这份传承，激励着一代代大连化物所人不断前行。

  如今，张涛团队也在用自己的方式将这份精神接力传递，他们深知，真正的薪火相传不只是致敬过去，更是成就未来。因此，团队一直在年轻科研人才培养方面倾注大量心血，勉励青年学生和科研骨干要志存高远，以国家需求为导向，踏踏实实做“顶天立地”的科研。

  “一要‘上货架’，变成商品；二要‘上书架’，写入教科书。”这是张涛为团队定下的目标。从“把成果写在祖国大地上”到“把中国原创概念写进世界教科书”，这支曾面临危机的团队，用数十年的坚守与突围，走出一条“逆袭”之路，为催化科学烙下深深的“中国印”。