藤田诚:以半生深耕,把不被认可的自组装研究写成化学界传世篇章

发布时间:2026-06-30

上海临港,2025世界顶尖科学家论坛会场。

一位日本学者站在讲台上,语调平缓,却带着一种不容置疑的笃定。台下几百双眼睛注视着他,有人称他为“化学界的鲍勃·迪伦”,有人说他是“诺贝尔奖的热门人选”,也有人只知道一个词:晶体海绵。

 

 

藤田诚,2018年沃尔夫化学奖得主、东京大学杰出教授、美国艺术与科学学院外籍院士。2025年,他首次来到世界顶尖科学家论坛

而在三十年前,当他刚起步时,同行对他说过一句话:“这不算化学。”

 

一段无人看好的漫长求索

1982 年,藤田诚从千叶大学硕士毕业,进入相模中央化学研究所,彼时他瞄准了一个在化学界几乎无人关注的方向:分子自组装。

所谓自组装,是分子单元依靠弱相互作用自发形成有序结构。生物学早已在蛋白质折叠、DNA 双螺旋中印证这一现象,但在当年,几乎没有化学家认为能依靠这套机制人工合成全新物质。

藤田诚发现,金属离子与有机分子之间的作用力强弱,恰好适配可控自组装。但传统化学体系并不接纳这条研究路径:在经典化学认知里,化学反应的核心是化学键的断裂与重组,依靠弱相互作用的自组装,只被视作广义层面的化学。

“这不算化学。” 这句质疑,藤田诚持续听了整整十年。

他没有争辩,只是沉下心埋头实验。从简单方形分子起步,逐步搭建复杂三维笼状结构,合成出一批以往传统化学手段难以制备的分子。他曾这样比喻科研与艺术的共性:“研究者和创作者一样,都在从零完成创造。比起转瞬即逝的热门成果,我们更追求能长久影响行业的传世之作,即便当下少有人理解,时间也会让它传遍世界。”

 

2025世界顶尖科学家论坛物质科学家大会

 

一块砂糖大小的化学 “魔法海绵”

2002 年,藤田诚开启一项在当时看来极具颠覆性的研究,制备由金属离子、有机分子自组装而成的三维笼状多孔网格材料,空腔可以捕获、容纳外来分子。同期虽有其他团队尝试同类方向,却均未能取得突破。

历经十年持续摸索,2013 年,藤田诚团队正式发布革命性的晶体海绵法。在此之前,X 射线分子结构分析存在百年瓶颈:待测化合物必须培育出完整单晶才能解析,大量天然产物、药物分子极难结晶,甚至有团队耗资巨大开展太空结晶实验,收效甚微。

而晶体海绵彻底打破这一限制:只需取一块砂糖大小的多孔晶体海绵,浸入待测物溶液,缓慢挥发溶剂后,目标分子会自动规整排布在海绵纳米孔洞内,无需自行结晶,直接通过 X 射线就能清晰解析完整分子结构。

“现象多年前就摆在我们眼前,我和全球同行花了十年才意识到它的应用价值。” 藤田诚坦言。相关论文投递《自然》后,三位审稿人均无修改意见,原文直接录用,这在期刊发表中极为罕见。

 

在海绵中直观看见化学反应

晶体海绵法落地后,藤田诚并未停下探索,他提出了更大胆的设想:将完整化学反应置入海绵空腔,借助 X 射线实时观测反应全过程。

“把化学物质吸附进海绵孔洞,再加入试剂触发反应,依靠 X 射线追踪分子结构的动态变化。” 在此之前,科学家只能依靠光谱数据间接推测反应中间态,如今藤田诚的方法得以直观捕捉反应全过程,实现 “化学反应可视化”。

这项可视化研究他持续推进近十年。2025 年 3 月,团队研发第二代晶体海绵,新型笼状多孔框架可稳定容纳分子量超 1000 的中分子化合物,大幅拓宽分子结构解析的适用范围;同年 5 月,团队依托肽与金属离子自组装,在全球首次人工构建十二面体球形分子壳。

 

2025世界顶尖科学家论坛

 

从不被认可到改写化学研究范式

2018 年,藤田诚与加州大学伯克利分校奥马尔・亚基共同斩获沃尔夫化学奖,表彰二人在金属有机框架(MOF)、分子自组装领域的开创性贡献。

谈及自身研究的长远价值,藤田诚曾这样作类比:鲍勃·迪伦能够斩获诺贝尔文学奖,不在于创作了诸多传唱金曲,而是开创出诗歌与流行旋律相融的全新表达范式。同理,他与团队真正的价值,不止晶体海绵这一项技术突破,而是搭建起“金属离子导向自组装”这套全新分子构筑逻辑,重塑了全球超分子化学的研究思路。

“化学发展一两百年来,从未有过这套构建分子的体系,我们成功开创并拓展了全新的分子架构方法。”

 

临港的声音

2025 世界顶尖科学家论坛临港会场,藤田诚带来《配位自组装:从起源到最新进展》主旨报告。他分享自己对科研本质的理解:“科研最珍贵的,是发现他人未曾察觉的规律,以及这份发现带来的纯粹喜悦。如果能做出超越前人的成果,便是最好的收获。”

相比于各类荣誉头衔,数十年潜心钻研打磨出的从容心态,才是藤田诚最看重的财富。他认为:“科学的本质在于‘创造’和‘理解’。在科学领域中,生物学和物理学侧重于‘理解’,而唯有化学强调‘创造’。”

曾经,他的研究方向并不被主流学界理解;如今站在全球顶尖科学舞台,他依靠一粒砂糖大小的晶体海绵,颠覆了传统化学分析的研究方式。

对待长期科研,藤田诚始终秉持高远追求:“把目标定在高山顶,即便没登上去,也会比只瞄准小山坡高得多。”