自2000年至今，国家自然科学奖银奖曾多次空缺，至2019年只颁出过13项。这次，2020国家自然科学奖银奖颁出了两个，其中一个颁给中科院教授、复旦学院物理系院长赵东元。凭着《有序杂化高分子和碳材料的创制和应用》这一重磅成果，赵东元摘获银奖，这也是北京科学家时隔18年后再度夺得国家自然科学奖银奖。
赵东元领衔的课题组首次将杂化材料从无机组成扩充到有机高分子和碳，在分子水平上阐明有机-有机自组装机制，提出了多元协同共组装新策略，成功合成了有序杂化碳—氧化硅复合材料，这些新型材料厚实而轻，甚至能立于一株蒲公英上。这一成果前所未有地为无机和有机钙钛矿材料架起了一座桥。
课题组构建了体系化的合成方式学，阐明了杂化奇特的物质输运和界面反应规律，解决了多孔传热限制和大孔活性位点少的困局，实现了高比容量、高功率和长循环稳定性电物理储能元件，为奇特的新一代抗生素合成催化剂、仿生离子通道、柔性微流控元件等的构建奠定了基础，创造了巨大经济效益。
全新的材料以“复旦”命名，提出的有机-有机自组装新思想被全球60多个国家和地区的1500余家科研机构采用和研究，各国科学家共发表4万多篇相关论文。
更令人感叹的是，这一成果的论文只有薄薄的七张纸，其背后汇聚着三年来无数次的探求，以及总结实验失败教训的智慧结晶。“基础科学在研究创新的过程中，失败常常是主曲调，而一旦实现从0到1的突破，都会带来嬗变。”日前，赵东元接受了本报记者采访。
做一些“异想天开”的事
这些快乐科学家最懂
“得奖并不重要。我们从事基础科学研究，大部分时间都是磨难，成功的一瞬就已是对我们最大的赞誉。可以说，一切困厄都是为了这一刻。”赵东元说起科研过程，顿时眉飞色舞。
好多时侯，科研总是与奖项、发表论文的数目、影响因子甚至科研人员的“帽子”捆绑在一起，但对赵东元而言，科研目标很纯粹，有突破性的快乐就够了。
伴随着快乐而至的，才是别人眼里的所谓“成功”：
聚焦杂化高分子和碳材料创制，课题组发表了200多篇SCI论文，他引近30000次，其中，8篇代表性研究论文共被他引3825次，研究成果被国际同行觉得是“首次”发现、介孔材料领域“里程碑式”和“先驱”的进展。赵东元被列为杂化材料领域发表论文及引用率的世界第一位。
“基础研究的魅力就在于可以做一些异想天开的事。”赵东元告诉记者，虽然这次得奖的成果，也是“来自拍耳朵的灵感”。
自1992年公司发觉杂化材料以来，杂化材料主要围绕无机固体举办，关于有机钙钛矿高分子和碳材料的自组装合成仍然空白。谁能想到有三天，他会“异想天开”地想做有机钙钛矿高分子材料。
不过，在他提出这一构想后的整整两年，研究没有任何进展，期间也有课题组中学生想打“退堂鼓”，但最后还是坚持了出来。由于中学生说，“在这个课题研究上，赵老师比我们更拼、更投入、更坚持，谁会乐意退出这样的课题组？”
赵东元课题组招收专科生和博士生也只有一个条件：必须真的热爱科学。只有真正热爱科学的人在一起，就会相互鼓励，更不会轻言舍弃。
总算，三天半夜，赵东元接到课题组的专科生顾栋从实验室打来的电话——“成了！”学生的声音兴奋到发抖。赵东元同样兴奋得一夜未眠。第二天一早，赶赴实验室一看，他晓得，自己打开了杂化材料新世界的门。
赵东元正在介绍研究成果（吴金娇/摄）
基础研究的价值
在于照亮世界并创造价值
当赵东元完成了有机钙钛矿高分子和碳材料合成后，他第一时间发表论文，将合成路径向全世界公布。
“基础科学研究的原创性成果是可以共享的。当我们没有完成这个发觉时，这个领域可说是一片黑暗，但当我们有了原创性的发觉，全世界科学家都可以共享我们中国科学家的基础研究成果，并在此基础上进行更多探求。这是让我自豪的事，也是让我继续研究的最大动力。”赵东元说。
1998年，赵东元从海外归来，入职清华学院。当时，科研条件很坚苦，只有三亿元的启动经费，每月只有一千元薪水，还有一间空空的实验室，设在校园外的一家校办企业里。要做实验，没有水热釜？就用塑胶杯子！但他坚持了出来，“这没哪些好埋怨的，这是我的祖国嘛，你会埋怨你自己家里穷吗？”赵东元说。
1999年赵东元（左一）和李全芝、Andre+Stein、黄立民在清华学院校门前
上世纪80年代初，他第一次出国深造，去的是以色列的学院。当时，中国院校的学术水平还比较落后，仍未和日本等发达国家的顶级院校构建交流机制。在以色列，他听到当地科学家在动乱时依然坚持在实验室搞科研。“以色列如此小的国家，却有这么强的创新精神和干劲，过去几六年中早已有了六位科学家获诺贝尔奖。”也是基于这段经历，赵东元总是苦苦思索着一个问题：我们怎么早日追赶？
“即便不考虑发达国家相对雄厚的科研基础和科学家的投入程度，她们还有先天优势。”赵东元剖析，她们日常使用的就是英语，看文献资料都比我们快的多。“怎么办？我们怎么超越？那只有投入更多的时间。她们花一小时，我花两小时呗。”
当他加入清华后，几乎每周工作80小时。好多时侯，为了脑中一闪而过的灵光，他可以连续泡在实验室里十几个小时。这个“习惯”，直至现在他仍然保持着。
基于赵东元课题组取得的科研突破，目前，世界各国都有实验室以及企业在做各类元件和传感，有些已步入模拟商业化的阶段。“一旦商业化这条路走成功，她们就须要订购我们中国的专利，甚至依照中国的科研成果制订标准。基础科学原创成果的意义就在此。”赵东元告诉记者，他的课题组现在在既有成果的基础上也取得了新进展，且申请了专利，部分成果也早已步入了产业化的阶段。
接受失败是“必修课”
要学会把磨难弄成人生“财富”
直至现在，赵东元仍然坚持在教学一线，每年给大专生上“基础物理”。由于他眼里，强基础很重要国家自然科学奖，人才是科技发展永恒的动力，从事基础科研的人才队伍壮大，就会带来源源不断的创新。
这么，该怎么从最佳“球员”变成一名更好的“教练”呢？这是赵东元以前不断问自己的问题。几六年如一日固守在教学一线，他有了一套自己的答案：中学生如同一张白纸，她们的天赋要靠导师来开掘。
了解赵东元的人都晓得，他爱才且惜才。不论中学生是否作出成绩，即便努力了，赵东元总是鼓励有加。在他看来，创新是培养中学生最好的途径，在不断突破、创新的过程中，创造知识就是培养中学生的最好媒介。他常说，“用创造的知识启迪他人是人生最大的满足。”
要真正做到因材施教，老师必须拿捏好分寸。他总认为，当老师的人不应吝惜夸奖，由于每位人的天赋不同，个性不同，学习进度自然不同，老师一句小小的夸奖和鼓励却可能给中学生注入无穷的动力。
指导研究生做实验
同时，老师也要有一种自觉，用他的话说，“学生不好就是老师太笨了！”他要求中学生在做科研的同时，把接受失败作为一门选修课。做实验失败了，确实会给中学生带来情绪上的严打，此时，导师须不断鼓励她们，帮助她们把这种磨难弄成人生的一笔“财富”。在赵东元的课题组，不少学生还会把不断遭到失败时的经历记在电脑上，保存出来作为记念。
中学生的实验电脑（吴金娇/摄）
桃李不言下自成蹊。赵东元指导的中学生中，已有三位获全省优秀百篇博士论文国家自然科学奖，另有两位获全省优秀百篇博士论文提名奖，有六名中学生获评国家杰出青年基金。
近来，赵东元的课题组还迎来一个利空：争取到一个六千亿元的课题。之所以总能承当大项目，在周边不少人看来，是由于课题组的气氛好，没有斤斤计较。“科研创新最忌讳单打独斗，我们这儿每一个人都是由于共同的科学爱好而参与这个项目，想着共同把面包做大。”赵东元说。