85後正教授---鄧鶴翔，相信很多人並不陌生。特別是做MOFs多孔材料的同學，對鄧老師的研究成果想必更是如數家珍。今年九月份，鄧教授課題組關於人工光合作用的最新研究成果再次榮登 Nature ，獲得國內外同行高度關注和評價。並且鄧教授還入選了2020年度國家傑出青年科學基金擬資助項目申請人名單。
鄧教授的成長經歷
鄧鶴翔教授於1985年4月出生於湖北武漢，中學就讀於武漢49中。中學時期便嶄露頭角，成為學校的風雲人物。
時至今日，在武漢49中乃至該校所在的武漢市青山區，“鄧鶴翔”都是個如雷貫耳的名字。2003年，還在唸高三的他，獲得了中國高中生化學競賽全國一等獎、奧林匹克化學競賽全國決賽二等獎，順利取得了復旦大學的保送資格。
隨後，鄧鶴翔教授保送進復旦大學化學系，也成了學校理科基地班的學生。與在武漢49中相比，大學時與鄧鶴翔能一較高下的學生，實在太多了。儘管高三時的鄧鶴翔曾作為種子選手，和全國其他164名化學高手一同在武漢接受了全封閉訓練，準備出征第35屆國際化學奧林匹克競賽，但從他的簡歷來看，並沒有獲得國際上相關榮譽的記錄。
而在理科基地班，與他獲得同等國家獎項甚至更高榮譽的學生不勝枚舉。另據《湖北2012年53所省級重點中學綜合實力排名榜》，武漢49中列全省第13位，在武漢市排名第9位。而在復旦大學，與他競爭的是來自全國各省市排名數一數二的高中培養出來的優秀學子。
鄧鶴翔念大一時，趙東元院士是理科基地班公共課《普通化學》的授課老師。上課時，鄧鶴翔喜歡提問和發表自己的觀點，給老師留下了比較深的印象。大一學期結束前，他主動去辦公室找了趙東元院士，表達自己希望進實驗室學習的願望。
雖然本科課業繁重，能夠去實驗室的時間有限，但鄧鶴翔卻在實驗室花了大量時間學習。除了做實驗，他還閱讀了很多文獻，常常請系裡的教授為他推薦書目和論文。
組裡的同學回憶說，當時在每週的組會上，鄧鶴翔總是能條理清晰地表述哪些文獻為什麼值得一讀、如何設計實驗，“他還特別關注國際最前沿的科學研究情況，相關領域哪些人正在做什麼研究、獲得了怎樣的成果”。
本科畢業前，鄧鶴翔便與系裡的研究生合作，發表了兩篇SCI論文，其中一篇發表在 Biomaterials 上。
在復旦大學，各科成績全A相當於績點總分4.0，鄧鶴翔四年總績點超過3.5不到3.6。華曉雪記得，當時全班績點在3.5以上的有十來個人，績點最高的幾個學生都在3.8以上。
績點高，往往意味著申請出國時更容易拿到系裡“大牛”導師的推薦信，這對最後能被好學校錄取至關重要。輔導員說：“國外的好學校每年招生名額就這些，只要有比鄧鶴翔成績好的同學參與競爭，他申請成功的幾率就小。”與大多數學生的“海投”策略不同，要求上進且自信的鄧鶴翔，畢業前並沒有申請太多的學校。
博士、博後期間四篇CNS
2007-2008年，鄧鶴翔教授本科畢業後以 “visiting student”的身份赴美國休斯頓大學化學系進修。由於休斯頓大學化學系在國際上的排名在200位左右，算不上是一流院系。
鄧鶴翔教授內心十分不甘，於是一邊就讀，一邊請國內導師幫忙寫推薦信，最終如願去了加州大學洛杉磯分校Omar M. Yaghi教授組裡攻讀博士學位。Yaghi教授是世界著名的化學家和材料領域的領軍人物，是MOFs、COFs、ZIFs等領域的開拓者和奠基人。鄧鶴翔教授博士的研究課題便是MOFs。
那段時間，鄧鶴翔教授成長迅速，不到兩年便發了人生中的第一篇 Science 。 自此之後，鄧鶴翔教授的科研如同“開掛”一般，成果迭出，2010-2013年期間，陸續發表了第二篇、第三篇 Science 。博士期間，三篇正刊。
“從得知他申請到了加州大學洛杉磯分校，找到奧馬爾•亞吉教授（OmarYaghi）做導師，2010年在加州大學洛杉磯分校以第一作者身份在 Science 發了第一篇文章後，我們就知道他會發展得很好。”“鄧鶴翔是聰明的，也是‘好命’的。”
鄧鶴翔在加州大學洛杉磯分校的導師奧馬爾•亞吉教授，在世界百名頂級化學家榜單上（Top100Chemists,2000-2010byThomson Reuters）排名第二。與奧馬爾•亞吉教授結識，源於鄧鶴翔大四時參加的一場講座。儘管已是多年前的往事，華曉雪仍然記得，他在奧馬爾•亞吉教授的報告時間提問，並在結束後與大師聊天。“鄧鶴翔後來能在美國成功申請到加州大學洛杉磯分校，與這段講座交流的經歷息息相關。因為申請學校最關鍵的，就是要有導師願意接收。”
在當時很多化學系的同學看來，奧馬爾•亞吉教授的研究方向比較新，沒有一定的學術儲備很難與他對上話。鄧鶴翔之所以能與他交流，是因為當時他正在寫本科畢業論文，而他的研究方向正是奧馬爾•亞吉教授開創的金屬有機框架化合物（MOFs）相關內容。
對此，鄧教授的同學肖沙認為：“這說明鄧鶴翔是個有靈性的人，能在平時的理論積累與操作實踐中，敏銳地捕捉到行業的發展方向。”肖沙感到，理科基地班的同學相比其他化學系的學生，最大的優勢就是“有涉及數理化多門學科的基礎公共平臺課，更利於從學科的交叉中辨析出自己領域的發展可能”。
但這樣的優勢，是建立在更多的付出上。“鄧鶴翔很重視各門學科的學習，不僅只是要個好成績、滿足於知其然，更是追求打好紮實的基礎，知其所以然。”韋廣豐說，“他始終保持一種競賽的勁頭，經常不斷地與老師和同學討論，一定要搞清楚每個問題。”
繼首次以第一作者身份在 Science 發表論文以後，在金屬有機框架化合物這個很新很熱門的領域，2010年，鄧鶴翔又在權威期刊 Nature 以第一作者身份亮相，並在2011年12月拿到了加州大學洛杉磯分校的博士文憑。一般來說，讀博往往需要五年以上，三年多即可畢業，鄧鶴翔不可謂不“神速”。
之後的經歷，便為大家所知的那樣。鄧鶴翔教授博士畢業後回國，直接被聘為武漢大學化學與分子科學學院教授，成為當時最年輕的85後正教授，轟動一時。
回國後鄧老師一直耕耘在MOFs領域。在他回國工作的這幾年裡，鄧老師課題組的特點是隻重質量，不注重產量。雖然初期課題組的論文不是很多，但是質量都很高。厚積薄發，兩年後（2015年）一篇 Nature 橫空出世。
今年是鄧鶴翔教授回國工作的第七年，七年來課題組相繼在Science, Nature, Nat. Chem., Nat. Commun., JACS, Angew等國際頂級期刊發表論文四十餘篇。特別是今年九月份，鄧教授課題組關於人工光合作用的最新研究成果再次榮登 Nature ，獲得國內外同行高度關注和評價，併入選2020年國家傑青擬資助名單。
經典工作回顧
下面就請各位讀者大大，跟小編一起回顧鄧教授那些年在 Science 、 Nature 上發表的經典工作。
1、2010年 Science: 多種有機配體混合，賦予單一MOF多個功能
由於MOFs中有機配體單元不會緊密堆積在晶格的其他部分，因此有可能將作為同一母體化合物衍生的多個配體與相同的端基混合，從而賦予所獲得的MOFs多個功能。鑑於此，鄧鶴翔教授等人以無規方式混合1,4-苯二甲酸及其衍生的8種配體，製成了複雜的18元鋅基MOF-5。
雖然這些結構的骨架（氧化鋅和亞苯基單元）是有序的，但官能團的分佈是無序的，從而賦予MOF-5同一相中最少包含八種不同的功能。此外，這種混合對孔隙率和吸收特性的影響是非線性的。研究發現，與單一配體相比，無序混合生成的MTV-MOF-5-EHI對CO中CO2的選擇性高出400％。
該成果以“Multiple Functional Groups of Varying Ratios in Metal-Organic Frameworks”為題發表在 Science 上，鄧鶴翔教授為文章的第一作者。
論文連接：https://science.sciencemag.org/content/327/5967/846
2、2012 年Science: MOFs孔徑的重大突破----最高可達98 Å！
多孔晶體的孔徑決定了可能進入孔的分子的大小，而製造孔徑大小適合於有機、無機和生物大分子的晶體一直是一項巨大的挑戰。目前，已報道的MOFs最大內部孔徑為47Å。原則上，在MOF的合成中應該使用更長的配體，以便提供更大的孔。
但這通常會產生互穿結構，從而限制孔的大小，或者會導致框架很脆甚至崩塌。為了應對這一挑戰，鄧鶴翔教授等人開發了一種將有機配體與金屬原子形成二級構建單元的策略。通過逐步增加MOF設計中使用的有機鍵中原子數，將著名的MOF結構MOF-74的孔徑擴大到以前無法實現的尺寸範圍。
具體來說，是將著名的MOF-MOF-74系統從其最初的一個亞苯基環（I）擴鏈為兩個，三個，四個，五個，六個，七個，九個和十一個（II至XI）， 分別得到等孔系列的MOF-74結構（稱為IRMOF-74-I至XI），孔徑範圍為14至98 Å。 該系列的MOFs均具有非互穿結構，並且他們的結構十分堅固。
經過低聚乙二醇官能化的IRMOF-74-VII和IRMOF-74-IX的孔孔徑足夠大大到能讓天然蛋白質進入孔中。該研究成果以“Large-Pore Apertures in a Series of Metal-Organic Frameworks”，為題發表在 Science 上，其中鄧鶴翔教授和美國西北大學Sergio Grunder為文章的共同第一作者。
論文鏈接：https://science.sciencemag.org/content/336/6084/1018
3、2013 年Science: MOFs中官能團的空間分佈表徵
在MOFs分子中，無機中心（金屬原子或簇）通過二齒有機基團連接。通常，在整個結構中會使用相同的基團，但是最近，帶有不同官能團的有機配體也成功用於精確有序的MOFs的合成。
然而，這些官能團的分佈情況如何，一直是個未知的狀態。鑑於此，鄧鶴翔教授等人提出了一種表徵方法，即使用固態核磁共振測量與分子模擬相結合的方式，以繪製這些官能團在這些材料中的分佈情況。
研究表明，這些方法可以區分官能團分配的隨機（EF），交替（EI和EHI）和各種簇（BF）形式，併成功確定了一系列多元金屬-有機框架（MTV-MOF-5）中的官能團的空間分配情況，從而可預測晶體MTV-MOF的吸附性能。
此外，該方法是在有序框架的背景下開發的，為解決其他有序材料（包括介孔材料，功能化聚合物和結晶固體中缺陷分佈）中普遍的空間混亂問題邁出了堅實的第一步。
該成果以“Mapping of Functional Groups in Metal-Organic Frameworks”為題發表在 Science 上，加州大學Qianxue Kong, 鄧鶴翔以及Fangyong Yan為文章的共同第一作者。
論文鏈接：https://science.sciencemag.org/content/341/6148/882
4、2015 Nature: 金屬有機骨架中的額外吸附和吸附物超晶格形成
金屬有機骨架（MOFs）被廣泛用於涉及吸附的應用，例如氫氣，甲烷或二氧化碳的存儲。吸附過程的選擇性和吸收能力由涉及被吸附物及其多孔基質材料的相互作用決定。
但是，儘管吸附劑分子與內部MOF表面以及它們之間在單個孔中的相互作用已得到了廣泛的研究，但跨孔壁的吸附劑-吸附劑分子相互作用尚不清楚。
鑑於此，武漢大學鄧鶴翔教授團隊使用小角X射線衍射來原位跟蹤和繪製整個吸附-解吸等溫線，以觀察中孔MOF-74系列五個成員中被吸附分子的分佈和順序，並首次揭示了小分子在限域空間中的有序自發聚集行為。
研究發現，不同孔道中的分子能夠通過與具有原子厚度的MOF孔壁相互作用，與周圍孔道中的分子進行“溝通”，從而形成跨孔道的不均勻分佈，這種不均勻分佈導致了額外氣體吸附區域的產生以及氣體分子的超晶格有序排列。
該成果以“Extra adsorption and adsorbate superlattice formation in metal-organic frameworks”為題，發表在 Nature 上，其中韓國科技大學Hae Sung Cho和Keiichi Miyasaka以及武漢大學鄧鶴翔教授為文章的共同第一作者。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/nature15734
5、2020年 Nature: 二氧化鈦在金屬有機框架中介孔的填充及二氧化碳光還原
通過人工光合作用將二氧化碳還原成有利用價值的化學產品，不僅能夠為能源危機提供新的解決方案，而且能夠有效減少生態環境中二氧化碳的含量。然而，目前人工直接光還原二氧化碳的效率在全光譜下僅有0.5-5%，遠低於植物，且往往需要犧牲劑的輔助。
鑑於此，鄧鶴翔教授課題組從材料的合成角度出發，設計了一種介觀尺度上（2-50納米），TiO2和MOF孔道界面的分子定製。此分子定製界面的構築類似於葉綠體中光催化基元的局域化，能夠實現二氧化鈦納米顆粒化學環境的精準定製，從而實現了單波長光驅動下CO2還原11.3%的表觀量子產率，並觀察到等當量O2的釋放。
該研究以“Filling metal–organic framework mesopores with TiO2 for CO2 photoreduction”為題發表在 Nature 上，武漢大學江卓和徐曉暉博士為共同第一作者，武漢大學鄧鶴翔教授、Ling Zan教授和上海科技大學Osamu Terasaki教授為共同通訊作者
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-020-2738-2
除了上述關於MOF構築和吸附研究工作，鄧鶴翔教授課題組在MOFs用於光催化產氫（Angew. Chem. Int. Ed., 2020, 59, 5326-5331）、儲能（Adv. Energy Mater., 2019, 10, 1903186；Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 3916–3921）、激光打印金屬納米微晶芯片（J. Am. Chem. Soc., 2019, 141, 5481-5489）、可控藥物釋放（J. Am. Chem. Soc., 2017, 139, 40, 14209-14216）、快速尿檢納米試紙（Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 130, 7238-7243）、對DNA負載以及免疫細胞轉染（Nat. Commun., 2018, 9, 1293）等領域均有涉獵。由於篇幅所限，小編在此不一一介紹，感興趣的讀者可移步鄧教授課題組網頁細覽。
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