摘要：在纳米研究的广袤天地间，他宛如一只觅得广阔天空的雄鹰。乐观豁达是他振翅高飞的羽翼，而创新思维是他冲破迷雾的航标。翱翔于“非常规相”纳米材料探索之域，他感受到认定方向后自由拓展边界的乐趣，并将这份快乐与身边的研究同伴，尤其是年轻人共同体验和分享。
在纳米研究的广袤天地间，他宛如一只觅得广阔天空的雄鹰。乐观豁达是他振翅高飞的羽翼，而创新思维是他冲破迷雾的航标。翱翔于“非常规相”纳米材料探索之域，他感受到认定方向后自由拓展边界的乐趣，并将这份快乐与身边的研究同伴，尤其是年轻人共同体验和分享。
1959年，物理学家理查德·费曼作了著名的《在底部还有很大空间》的演讲，这被视为是“纳米技术”概念的灵感来源。此后，随着扫描隧道显微镜、原子力显微镜等先进观测工具的发明，科学家们得以在纳米尺度上直接观察和操纵物质，由此打开了微观世界的探索大门。
张华
纳米是非常小的长度单位。1纳米只有“十亿分之一米”，相当于人类头发丝直径的五万分之一。如果把直径为1纳米的小球放在乒乓球上，差不多就相当于是把一个乒乓球放在了地球上。
随着科技日新月异的发展，纳米科技早已是我们身边“最熟悉的陌生人”。从纳米纤维运动服到纳米抗菌保鲜袋；从纳米空气净化器到纳米过滤水装置；还有手机芯片、医用试纸等，纳米技术应用可以说无处不在，深入我们生活的各个角落。但对“纳米到底是什么”你真的了解了吗？
纳米的作用就像盖房子，一砖一瓦决定了房子的模样和功能，而纳米尺度就像这些“砖瓦”，虽然它小，但如何堆积、如何组装决定了物质之后的呈现和性能。可以说是“小尺度大作用”。正如科学家所说：物质世界从无功能到有功能的过渡临界，发生在纳米尺度；同时，生命世界从非生命到有生命的过渡临界，也发生在纳米尺度。所以，要调控物质世界，比如获取物质的新功能，从调控纳米尺度上的结构入手最有效。
很长一段时间以来，科学家们主要聚焦于常规晶相纳米材料的研究，取得了诸多成果。然而，随着科技的不断进步，“非常规相”纳米材料的研究逐渐崭露头角。例如香港城市大学张华团队近年来在非常规晶相纳米材料的研究中取得了许多突破性进展。他们通过以不同晶相的二硫化钼（MoS2）为载体，生长出不同结构的铂（Pt）材料，其中在非常规晶相1T'-MoS2上生长的Pt单原子在电催化析氢反应中展现出显著优于商用Pt/C的催化性能。成果揭示了非常规1T'相过渡金属二硫族化合物作为单原子催化剂载体的新思路，极具广阔的工业化应用前景。这项工作2023年在世界著名学术期刊《自然》（Nature）上发表后，引起了极大反响。
正如张华所说的：“在科研的漫漫征途中，常规之路虽平坦，却难觅新奇；非常规之径荆棘丛生，却隐藏着无限可能。”为走出这条“非常规”之路，这些年来，他和团队即使面临过挫折和挑战，也从不将其视为困难，而是坚信科研的真谛——“在不自然中寻自然，在困境中觅坦途。只要认清方向、心怀坚持，即使失败也只不过是通往成功之路的垫脚石。”
励学敦行——深耕细作埋下基石
2024年9月，美国斯坦福大学与爱思唯尔共同发布第七版《全球前2%顶尖科学家榜单2024》，香港城市大学教授张华位列全球第221位，并且在“纳米科学与纳米技术”领域排名全球第七。殊不知，这样一位领域里的顶尖科学家，与纳米结缘并非一蹴而就。但很多命中注定的缘分，看似偶然，实则必然。
1988年，17岁的张华踏入南京大学（以下简称“南大”）的校门，就此开启了一段影响他一生的学术旅程。在此之前，他在江西景德镇的街巷与校园中成长，始终怀揣着对知识的强烈渴望。
凭借对学习的热情和不懈努力，张华在学业上一路高歌猛进，顺利完成小学、初中和高中的学业。高中阶段，他对数学和化学的热爱越发浓烈，会挑战一些高难度的题目，且凭借实力获得了全国数学竞赛三等奖。这份荣誉为他赢得了一些名校只要上线就可保证大学录取的“橄榄枝”，但他最终出于朴素的原因选择入读南京大学化学系。“想找一份不错的‘铁饭碗’工作，六朝古都离家近，我的化学成绩也不错。”就这样，张华与巍巍学府南大结下了深厚情缘。
“大哉一诚天下动，如鼎三足兮……天开教泽兮，吾道无穷；吾愿无穷兮，如日方暾……”仰望南大的百年历史星空，名师荟萃，星光灿烂，包罗万象。作为现代中国学术建立和发展的缩影之一，南大每个发展阶段，都吸纳和涌现出许多在学界领衔的著名学者。严谨的学术氛围与自由的探索精神在此交织相融，孕育出了独有的底蕴和文化。在这里，张华度过了宝贵的青春，从懵懂少年成长为坚定的科研追梦人。
张华（右三）和课题组成员在纳米材料测试实验室
在张华的印象中，南京的冬天寒冷刺骨，但他和同学却毫不畏惧，常常裹着厚厚的棉袄在没有暖气的图书馆、教室里挑灯夜战，校训“诚朴雄伟，励学敦行”深深烙印在他们心中。他们以戴安邦、游效曾等泰斗级学者为榜样，怀揣着对知识的敬畏与热爱，向着学术的高峰奋勇攀登。南大人朴实、低调、勤奋、努力的品格和作风也潜移默化地融入张华的血脉基因里，在他日后的工作和生活中得到很好的诠释。
1992年，张华本科毕业，他没有丝毫犹豫，无缝衔接地考上了南大的研究生。彼时的南大，虽历史悠久却如日方升，多年在全国《科学引文索引》（SCI）成果排名中位居前列，而张华所在的南大化学系也是人才辈出，有多位学者入选学部委员（院士），多位院士会聚于此，浓厚的学术氛围如磁石般深深吸引着张华。那时的他，意气风发，怀揣着对母校的深厚情怀，决心在这片知识的沃土上继续深耕细作。
硕士阶段，导师王国雄教授对张华的影响深远。导师的研究方向主要集中在配合物领域，曾师从我国量子化学名家唐敖庆。王教授强调实验与思考并重，鼓励学生自主查阅文献，独立解决问题。这种教育方式使张华学会了在科研的无人之境中摸索前行。正是这种严谨与创新的传承，为张华日后在纳米材料领域的突破奠定了坚实的基础。
1995年，张华考入北京大学，成为刘忠范教授（2011年当选中国科学院化学部院士）的第二批博士生。刘忠范教授是纳米科技研究的著名学者，研究方向主要集中在低维碳材料与纳米器件、分子自组装及电化学研究等方面，这些领域的前沿性和交叉性为张华提供了广阔的科研视野。在刘教授的指导下，张华首次接触到纳米科学，从此便与纳米材料结下了不解之缘。导师的大局观和战略指导，使张华在科研的道路上少走了许多弯路，也让他深刻认识到，科研不仅是实验操作，更是对研究方向的精准把握。这种宏观的布局和对科研的深刻理解，成为张华日后在纳米材料领域取得突破的重要基石。
追索之旅——走向国际科研殿堂
1999年，怀揣对前沿科技的渴望，张华踏上了通往国际科研殿堂的追索之旅。这段旅程不仅让他接触到了世界顶尖的科研技术和理念，更在不同文化和科研环境的碰撞中，塑造了独特的科研思维和视角。
张华在2024年中银香港科技创新奖颁奖典礼上发表获奖感言
张华先是到有着600年历史的比利时鲁汶大学进行博士后研究。作为现存最古老的天主教大学，鲁汶大学见证了欧洲的沧桑变迁，从文艺复兴到两次世界大战，始终传承学术火种。张华在鲁汶大学的导师是比利时著名化学家弗兰斯·C.德施里韦尔（Frans C. De Schryver）教授，他在扫描隧道显微镜成像、时间分辨光谱和光化学等领域有着深厚的造诣，早年曾创立了鲁汶大学光化学和光谱学实验。张华当时的研究是利用原子力显微镜来研究树枝状化合物的单分子及纳米材料的合成。尽管欧洲的生活安逸，但他意识到自己更适合充满挑战的科研环境，于是决定前往美国西北大学继续博士后研究工作。
西北大学作为美国顶尖的研究型大学，其化学系、材料科学与工程系在世界纳米材料领域享有盛誉。在那里，张华师从又一位名家大师查德·米尔金（Chad A. Mirkin）教授。Mirkin教授在球形核酸分子、蘸笔纳米印刷术等领域有诸多创新成就，他的研究不仅在学术界产生了深远影响，还通过多项专利和商业化应用，推动了纳米技术在工业领域的实际应用。这段经历不仅拓宽了张华的科研视野，更让他学会了如何在科研中把握方向。他意识到，科研不仅是知识和技术的积累，更是思维的创新。2003年，他加入Mirkin教授的一家初创公司，尝试将科研成果转化为实际应用。
2006年，经过历练的张华还是决定回归他最感兴趣的学术界——加入新加坡南洋理工大学材料科学与工程学院任职，开始了他独立的科研生涯。在这里，他仅用了7年时间就从助理教授成长为正教授。通过多年积淀和与同行的合作交流，他找到了自己的研究方向，并通过团队的协作和思想的碰撞在纳米材料领域取得了卓越的成就。
从1998年博士毕业到2006年成为助理教授，多年间，张华穿梭于国内外多个顶尖科研殿堂，聆听多位名家大师的教诲，历经学术界与工业界的双重磨砺，直到35岁才正式开启独立科研的生涯。这一路走来，虽晚于常人，但他未曾懊悔，而是始终坚信积累的力量。多元化的知识交叉沉淀出卓越的洞见和厚积薄发的姿态，为他之后勇于打破惯性、勇敢走上“非常规相”纳米材料的探索之路积蓄了勇气和自信。
寻得方向——形成团队特色“标签”
在石墨烯的早期研究阶段，英国曼彻斯特大学的安德烈·海姆（Andre Geim）和康斯坦丁·诺沃肖洛夫（Konstantin Novoselov）发现石墨烯的过程用到了类似“手撕”的方法。他们从高定向热解石墨中剥离出石墨烯片层。具体操作是用透明胶带反复粘贴和撕开高定向热解石墨，最后得到了仅由一层碳原子构成的石墨烯。这种简单却巧妙的机械剥离法开启了石墨烯研究的新纪元，让人们能够获得高质量的石墨烯样品，从而研究其独特的电学、力学等物理性质。这一发现也让他们获得了2010年的诺贝尔物理学奖。
2008年年初，在澳洲的一场学术会议上，当时在伍伦贡大学工作的李丹博士（现为香港科技大学教授）在会上分享了他关于将石墨氧化为氧化石墨烯再还原的研究成果，这一研究为大规模制备和修饰氧化石墨烯开辟了新路径。彼时，石墨烯的研究如火如荼，张华意识到，要在这个领域有所突破，必须寻找新的方向——“常规相纳米材料研究资料丰富，但可开拓空间有限；非常规相纳米材料虽资料稀缺，却蕴藏无限潜力”。
回到南洋理工大学后，张华毅然投身相关探索领域。但他没有选择常见的研究路径，而是专注于复合材料研究。幸运的是，他与学生黄晓（现为南京工业大学教授）携手探索，历经艰辛，终于有了创新突破。他们以氧化石墨烯为载体，制备出仅2.4纳米、16个金原子层的薄片。起初，他们对这个产物的特性所知甚少。但凭借对科研的执着，他们深入分析研究，最终发现这是世界上首次用湿化学方法合成的不同于常规面心立方相的六方密堆积2H相的金纳米材料。尽管投稿过程并不顺利，几经波折后终于在2011年发表在国际顶尖学术期刊《自然·通讯》（Nature Communications）上，但这一成果带给张华的启发是里程碑式的——从此明晰了团队在“非常规相”纳米材料的探索方向。“既然选择了远方，便只顾风雨兼程。”正是这些积累，让他们逐渐站在了领域里的浪潮之巅，形成了属于团队自己的特色“标签”。
科研之路布满荆棘，在非常规相纳米材料的探索路上，张华团队也曾遭遇无数次失败。但张华始终鼓励学生，只要认定方向并为之坚持努力，每一次的挫折，都是在为真理铺就基石；每一次的探索，哪怕未达彼岸，也都在为后来的研究者画出航道，让他们在未来的征途中少些迷茫，少走弯路。“这一切都是值得的。”凭借这种这样的信念，在随后多年里，张华带领团队在非常规相纳米材料的合成与应用上取得了显著成果。他们不仅在理论上提出了新的观点，还在实验中成功合成了一系列具有独特性能的非常规纳米材料。尤其在贵金属纳米材料和二维纳米材料的合成与应用研究等方面作出了开创性贡献。这些非常规相材料在催化、检测、光热治疗、环境处理、能源存储与转换等领域展现出独特的物理化学性质和功能，拥有巨大的应用潜力。例如他们通过精确控制纳米材料制备过程中的（晶）相，开发出了高效的催化剂和生物检测材料。这些成果不仅极大地丰富了纳米材料的（晶）相数据库，也为未来的应用开辟了新的思路。2020年，张华在《自然·化学评论》（Nature Reviews Chemistry）中首次提出了“纳米材料相工程”（Phase Engineering of Nanomaterials，PEN）的概念，现在PEN已成为一个新兴的、具有强大吸引力的研究领域。
此后，张华和他的团队在PEN领域开启了漫长而精彩的探索。纳米材料的合成，关键在于原子的排列组合。张华团队巧妙运用化学手段，精准调节化学合成过程中的原子组装，成功合成诸多非常规相纳米材料，不断丰富材料数据库。相关成果先后在《自然》等顶级期刊上发表，获得广泛关注和赞誉。他也因此连续入选“全球最有影响力科学思想名录”和“高被引科学家名单”（2014—2024年连续11年“材料科学”，2015—2024年连续10年“化学”，2022年“环境科学与生态学”）；2014和2015年分别入选全球17位和19位热门科学家榜单等，其中，在2014年材料及其他（Materials and More）领域排名世界第一。凭借在纳米材料相工程（PEN）领域里的开创性和卓越贡献，张华2014年当选英国皇家化学会会士，2015年当选亚太材料学院院士，2020年当选欧洲科学院外籍院士；荣获裘槎基金会裘槎优秀科研者奖（2025年）、中银香港科技创新奖（2024年）、国际材料研究学会联盟（IUMRS）前沿材料科学家奖（2023年）、澳大利亚伍龙贡大学校长国际学者奖（2016年）、美国化学学会纳米讲座奖（ACS Nano Lectureship，2015年）、世界文化理事会特别表彰奖（2013年）等，现任《智能材料（英文）》（SmartMat）共同主编，《化学评论》（Chemical Reviews）、《先进材料》（Advanced Materials），以及《中国科学》等30余种杂志（顾问）编委。
新的挑战——将“非常规相”纳米材料研究的外延不断扩展
2019年，张华做出了一个重要的人生选择——离开新加坡南洋理工大学，全职加盟香港城市大学，担任胡晓明讲座教授（纳米材料）。这一决定不仅标志着他个人职业生涯的新起点，也象征着他在科研道路上的又一次勇敢探索。
张华对纳米材料相工程领域充满了无限的希望与憧憬
“我在新加坡已经工作了很长时间，那里的一切对我来说既熟悉又舒适。随着时间的推移，我逐渐意识到，这种舒适感可能会让我陷入一种惰性。科研需要不断挑战自我，探索未知，而这种挑战性在熟悉的环境中往往会逐渐减弱。”怀抱积极进取的心态，他决心寻找新的舞台，为自己的科研事业注入新的活力与激情。
香港，这座充满活力与机遇的国际化大都市，以其独特的地理位置、强大的科研实力，以及与祖国内地的紧密联系，成为张华心中理想的下一站。“香港不但是祖国的一部分，而且还是连接内地与外面世界的桥梁。大湾区的快速发展更是为我们的科研提供了广阔的空间和无限的可能。在这里，我不仅能接触到前沿的科研理念和技术，还能与内地的科研团队紧密合作，推动纳米材料研究乃至相关产业的进一步发展。”虽然研究偏向基础，但张华始终坚守一个终极梦想：“科研的最终目标是为人类社会带来福祉”，大湾区的创新产业生态链恰好是他梦想得以实现的强力依托。他希望通过自己的努力，将先进的纳米材料研究理念和技术推广到更广泛的领域，为大湾区、中国乃至全球的科技发展贡献一份力量。
值得一提的是，香港城市大学对张华的加盟给予了强有力的支持，为他提供了优质的科研条件和资源。这不仅为他的研究提供了坚实的后盾，也让他感受到了学校对科研创新的重视与期待。
“在这里，我看到了广阔的空间，也感受到了一种新的挑战和使命。”在张华看来，科研不仅仅是个人的探索，更是团队合作和理念传播的过程。他希望通过自己的努力，将先进的科研理念和方法传递给更多年轻人，尤其是那些刚刚开始接触科研，还在寻找方向的学者。培养新人、与新人一同成长，成为他在香港城市大学最主要的工作和目标之一。
张华反复强调很多成果得益于与学生的互相成就。他深知，科研的未来在于年轻人，而年轻人的潜力需要被发现、被引导、被激发。如今，他不只是关注学生学术成就的高低，也更加注重学生是否具备独立思考的能力、面对困难时的勇气及解决问题的智慧。他相信，每个学生都有独特的光芒，无论是选择在学术领域深耕，还是投身于产业界，只要能够找到自己的方向并为之努力，都是值得骄傲的。身处大湾区，无论是科学研究还是学生培养，他都希望能和产业结合得更紧密一些。他坦言这对他来说是一份前所未有的挑战，而他乐于与学生共同探索和成长。
“包容”“开放”“注重延展”……在香港城市大学，张华的工作呈现出一种全新的风貌，从容、自信洋溢其中，体现了他的豁达与智慧。“如今我们的方向是越做越宽，我们不怕别人的加入，相反，我们希望有越来越多志同道合的人加入PEN这片广阔的探索天地中来，感受科研边界不断被延伸扩展的快乐……”秉持这样的理念，一方面，他积极鼓励自己的学生不要惧怕冒险和失败，要自由探索；另一方面，他积极扩展团队与国内外同行的交流与合作。
“外延实在是太大了，我们一开始在金属领域尝试，但实际上从金属到合金，从半导体到有机材料……每个方向都可以尝试，而每一个新的方向探索都像在黑暗中点亮一盏明灯……”张华一直积极鼓励学生们在研究中不断延展思维，探索新的领域。他常说：“失败并不可怕，可怕的是不敢尝试。”“每一次失败，都是对未知的一次勇敢探索，都是对知识的一次深刻理解。”这种对失败的包容与鼓励，让学生们在科研的道路上更加自信和坚定。
“科研绝非孤军奋战的征途，而是携手共进的探索之旅。”张华深知，交流合作是科研的加速器，能够汇聚各方智慧，点亮创新的火花，从而推动纳米相关研究迈向新的高度。走过多个国内外相关科学领域研究殿堂，其间张华结识了不少合作伙伴，每次谈起这些合作伙伴，他的言辞里满是感激之情。因而，他积极倡导团队成员与国内外同行展开深入交流，分享彼此的成果、经验与见解。在他看来，这种对合作的高度重视，不仅能为团队带来源源不断的活力，也能凭借协同创新的力量，为整个学科的发展注入源源不断的动力。
未来还有很多可做的事情，张华一如既往抛开一切浮躁名利，尽情享受自由探索的过程。“这也是我愿意一直待在高校的原因，跟一群朝气蓬勃的年轻人在一起，心态也会变得年轻。”
“科研思维应如自由飞翔的小鸟，天马行空、无拘无束地在科学的天空中翱翔，以科学为基础，大胆提出想法。这种自由探索的过程，每天都有新发现，虽会遭遇挫折与失败，但成功后的喜悦更是无与伦比。”快乐科研，快乐生活。热爱与舒适交融，在纳米世界的探索征途中，张华寻得了属于自己的步调。
专家简介
张华，香港城市大学化学系胡晓明讲座教授（纳米材料）。1992年本科毕业于南京大学，1995年获该校硕士学位，1998年获北京大学博士学位（导师为刘忠范院士）。1999年和2001年分别在比利时鲁汶大学和美国西北大学从事博士后研究。2006年加入新加坡南洋理工大学，历任助理教授（2006年）、副教授（2011年）、教授（2013年）。2019年加盟香港城市大学。
连续入选“全球最有影响力科学思想名录”和“高被引科学家名单”（2014—2024年连续11年“材料科学”，2015—2024年连续10年“化学”，2022年“环境科学与生态学”）；2014和2015年分别入选全球17位和19位热门科学家榜单等，其中，在2014年材料及其他（Materials and More）领域排名世界第一。凭借在“纳米材料相工程”领域的开创性和卓越贡献，2014年当选英国皇家化学会会士，2015年当选亚太材料学院院士，2020年当选欧洲科学院外籍院士；荣获裘槎基金会裘槎优秀科研者奖（2025年），中银香港科技创新奖（2024年），国际材料研究学会联盟（IUMRS）前沿材料科学家奖（2023年）、澳大利亚伍龙贡大学校长国际学者奖（2016年）、美国化学学会纳米讲座奖（ACS Nano Lectureship，2015年）、世界文化理事会特别表彰奖（2013年）等。现任《智能材料（英文）》（SmartMat）共同主编，《化学评论》（Chemical Reviews）、《先进材料》（Advanced Materials），以及《中国科学》等30余种杂志（顾问）编委。
来源：澎湃新闻客户端
